Außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN EN 1991-1-7 - Effektive Anwendung und Bemessungsstrategien für Stahl- und Verbundrahmentragwerke

Ein Stützenausfall kann innerhalb der Tragstruktur zu einem Versagen der Gesamtstruktur und damit zum Einsturz des Gebäudes führen. Um solch ein globales Versagen durch lokales Versagen zu vermeiden, muss innerhalb der Tragstruktur eine Umlagerung der Schnittgrößen ermöglicht werden, das heißt es müssen sich alternative Lastpfade ausbilden können, um so die Robustheit der Stahl- und Verbundrahmenkonstruktion zu gewährleisten. Solch eine Schnittgrößenumlagerung, zum Beispiel von einem reinen Biegezustand in einen gemischten Biege-Membranspannungszustand, bedingt unter Umständen sehr große Verformungen, die zu großen Deformationen der Anschlüsse führen.

Im Rahmen des DASt/Aif-Forschungsprojekts Nr. 17153N "Außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN EN 1991-1-7 - Effektive Anwendung und Bemessungsstrategien für Stahl- und Verbundrahmentragwerke" wurde unter anderem durch vier Versuche an Verbundknoten unter gleichzeitig und nacheinander aufgebrachter Momenten-Normalkraft-Beanspruchung die Verformungsfähigkeit der Anschlüsse getestet. Dabei wurde jeweils ein positives als auch ein negatives Anschlussmoment mit entsprechend unterschiedlichem Trag- und Verformungsverhalten der Betonplatte untersucht. Der Einfluss der dabei auftretenden dynamischen Effekte, wie sie zum Beispiel im Falle eines Fahrzeuganpralls auftreten könnten, wurde im Rahmen des europäischen RFCS-Forschungsprojekts "RobustImpact" mit vier weiteren Versuche zur Untersuchung des Trag- und Verformungsverhaltens der Verbundknoten unter hohen Geschwindigkeiten geprüft.

Da sich die erforderliche Rotationsfähigkeit aus dem jeweiligen Rahmensystem ergibt, wurden zusätzlich zwei Versuche an Verbundrahmenkonstruktionen durchgeführt. Dabei wurde nach Aufbringung einer Streckenlast ein Stützenausfall durch Wegnehmen der Mittelstütze simuliert. Große Verformungen sind in den Knoten erforderlich, um einen Spannbandeffekt im Verbundrahmen zu aktivieren und so eine zusätzliche vertikale Beanspruchung aufnehmen zu können, ohne dass ein vorzeitiges Versagen auftritt. Am Beispiel einer Referenzstruktur wird anschließend gezeigt, wie ein vereinfachter Rotationsnachweis der Anschlüsse möglich ist.