DIN EN 1993‐1‐1‐konforme integrierte Stabilitätsanalysen für 2D/3D‐Stahlkonstruktionen (Teil 2)

• Published in: Der Stahlbau Vol. 83; no. 2; pp. 122 - 141
• Main Authors: Papp, Ferenc, Rubert, Achim, Szalai, József
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Berlin WILEY‐VCH Verlag 01.02.2014
• Subjects: 3D structural analysis; 3D‐Berechnung; Allgemeine Methode; Aussteifung; Berechnungs‐ und Bemessungsverfahren ‐ Analysis and calculation; Biegedrillknicken; bracing; critical load; EC 3; DIN EN 1993‐1‐1; EDV im Stahlbau ‐ IT in steel construction; eigenvalue/eigenform analysis; Eigenwertanalyse; equivalent geometric imperfections; Ersatzimperfektion; general method; integrated method; Integrierte Methode; Last, kritische; lateral‐torsional buckling; Stahlhochbau ‐ Steel buildings; warping torsion; Wölbkrafttorsion
• ISSN: 0038-9145; 1437-1049
• DOI: 10.1002/stab.201410140

Dieser Aufsatz zeigt – als zweiter von drei Teilen – in den Abschnitten 8 bis 10 im Wesentlichen die Anwendung der so genannten Allgemeinen Methode von DIN EN 1993‐1‐1/ Abschnitt 6.3.4 zum Nachweis biegedrillknickgefährdeter Tragstrukturen auch im Vergleich zu der parallel benutzten Methode der Biegetorsionstheorie II. Ordnung mit Ansatz von Vorverformungen. Man erkennt an der Vielzahl der Beispiele leicht ihre Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und vielfach auch ihre Überlegenheit gegenüber den bekannten konventionellen Methoden hinsichtlich der Aufteilung komplexer Stahlstrukturen in Einzelstäbe, um Biegedrillknicknachweise mit der Ersatzstabmethode oder der Biegetorsionstheorie II. Ordnung führen zu können. ConSteel – als integriertes Programmsystem für beliebige 2D‐ und 3D‐Stahl‐ und Stahlverbundstrukturen – bietet die notwendige Softwarebasis, um die Parameter dieser Allgemeinen Methode zu berechnen und erledigt auch die diesbezüglichen Nachweise. In Abschnitt 7 wird als Ergänzung zu den Benchmarkbeispielen von Teil 1 [44] gezeigt, dass ConSteel auch bei Stäben mit starken kontinuierlichen Rotationsbettungen korrekte Eigenwerte und insbesondere korrekte Eigenformen liefert, was bei Anwendung der Biegetorsionstheorie 2. Ordnung mit affinen Vorverformungen unbedingt notwendig ist. Abschnitt 11 als Abschluss dieses Teiles 2 leitet mit Untersuchungen der stabilisierenden Wirkung von 3D‐Verbänden zu Teil 3 über (erscheint voraussichtlich in Stahlbau Heft 5/2014), wo komplexere 3D‐Strukturen (z. B. Stahlhallen) insbesondere hinsichtlich der Wirkung von Exzentrizitäten der Anschlüsse und der räumlichen Interaktionen der Substrukturen bei den Stabilitätsnachweisen behandelt werden. DIN EN 1993‐1‐1 based integrated stability analysis of 2D/3D steel structures (part 2). This paper – as the second of a series of three parts – presents within chapters 8 until 10 the benefits of the “General Method“ (DIN EN 1993‐1‐1/clause 6.3.4) with regard to steel structures, which are vulnerable towards 3D‐lateral bending and torsional instabilities. The concurrent method of theory 2nd order including the warping and using initial deformations (either as initial bows or as eigenshape equivalent) is also applied for comparison. Various examples illustrate their easiness of application as well as its profitability and mostly superiority versus the well known conventional methods of subdividing complex steel structures into small substructures (mostly single members) to check the lateral torsional buckling behavior. ConSteel ‐developed as an integrated system for optional 2D and 3D steel and composite structures‐ offers the necessary software base to compute all parameters and additionally to perform the required checks of the “General Method“. Chapter 7 complements the benchmark examples from the first part [44], i.e. ConSteel even computes correctly the eigenshapes of members with continuous high rotational spring support. This is particularly required with application of theory 2nd order including the warping using equivalent initial deformations. Chapter 11 concludes this second part with studies of stabilizing effects of 3D‐bracings. Investigations into the 3D stability calculation and checks will become main focus of the third part (presumably presented in STAHLBAU 5/2014). This last part will deal with more complex 3D structures (e.g. industrial buildings) particularly concerning impacts of eccentricities of loading, connections, supports and the spatial interaction of sub‐structures under stability checks.