Beulen ist in der Regel kein wesentliches Problem bei Verbindungen. Es sollte jedoch überprüft werden, ob keine Beulprobleme vorliegen und ob die Ergebnisse der Festigkeitsanalyse, die ausschließlich geometrisch lineare Analyse verwendet, korrekt sind.
IDEA StatiCa Connection kann eine lineare Beulanalyse eines Verbindungsmodells durchführen. Die Ergebnisse werden in Form von Beulmoden dargestellt. Für jede Beulmode wird die kritische Last berechnet, bei der das Beulen des idealen Modells eintritt. Die kritische Last wird durch Multiplikatoren der auf die Verbindung wirkenden Last ausgedrückt. Anhand der Beulmode und des kritischen Lastmultiplikators kann der Benutzer eine sichere Beulbemessung bestimmen.
Einige Normen, z. B. der Eurocode (EN 1993-1-1, Abschnitt 5.2.1), empfehlen für Stabmodelle von Strukturen einen kritischen Lastmultiplikator größer als 15. Wenn der kritische Lastmultiplikator größer als 15 ist, fordert die Norm keinen Beulnachweis für Bauteile.
Bei Verbindungen verhält es sich anders, und die Norm gibt keine spezifische Empfehlung. Die Bemessung gegen lokales Beulen muss auf andere Weise angegangen werden. Im Allgemeinen kann das lokale Beulen in drei Gruppen unterteilt werden:
- Bleche, die einzelne Bauteile verbinden
- Versteifungsbleche in der Verbindung – Steifen, Rippen, kurze Vouten
- Hohlprofile und dünnwandige Querschnitte
Das Beulen von Blechen der Gruppe 1 beeinflusst die Beulform des gesamten Bauteils. Daher wird empfohlen, für diese Bleche dieselben Regeln wie für die entsprechenden Bauteile anzuwenden, d. h. einen sicheren kritischen Lastmultiplikator von 15 und höher anzusetzen. Der Ingenieur sollte überprüfen, ob die tatsächliche Ausführung der Verbindung den Randbedingungen des Modells entspricht, das für die Beulanalyse der gesamten Struktur verwendet wird.
Bleche der Gruppe 2 beeinflussen das lokale Beulen der Verbindung. Für solche Bleche ist die sichere Grenze des kritischen Lastmultiplikators von 15 konservativ, jedoch fehlen in den Normen spezifische Hinweise. Die Orientierung liefern Forschungsarbeiten, die eine sichere Grenze des kritischen Lastmultiplikators von 3 empfehlen.
Das Beulen von Blechen und Bauteilen der Gruppe 3 ist sehr problematisch, und eine individuelle Bewertung jedes Einzelfalls ist erforderlich.
Für Bleche mit einem kritischen Lastmultiplikator kleiner als die empfohlenen Werte (15 für Gruppe 1, 3 für Gruppe 2) kann keine plastische Bemessung verwendet werden. In einem solchen Fall sind andere Methoden zur Bemessung der Verbindung erforderlich:
- Normnachweis gemäß der maßgebenden Bemessungsnorm, z. B. Eurocode oder AISC Specification oder Design Manual
- Allgemeines Verfahren nach EN 1993-1-5 Anhang B – Bauteile mit veränderlichem Querschnitt, bei dem die Ergebnisse von MNA und LBA zur Bestimmung der Beultragfähigkeit schlanker Bleche herangezogen werden
- Geometrisch und materiell nichtlineare Analyse mit Imperfektionen, verfügbar in der IDEA StatiCa Member-Anwendung
Das Ergebnis der linearen Beulanalyse in IDEA StatiCa Connection ist kein abschließender Nachweis. Die Normen geben keine ausreichenden Hinweise. Die Bewertung erfordert ingenieurmäßiges Urteilsvermögen, und IDEA StatiCa bietet einzigartige Werkzeuge, die in herkömmlicher Bemessungssoftware nicht verfügbar sind.
Knotenblech als Verlängerung eines Fachwerks – Beispiel für ein Blech der Gruppe 1, bei dem Beulen vernachlässigt werden kann, wenn der kritische Beulfaktor größer als 15 ist
Beispiele für Beulformen von Blechen der Gruppe 2, bei denen Beulen vernachlässigt werden kann, wenn der kritische Beulfaktor größer als 3 ist
Das für die Beulanalyse verwendete Modell wird durch andere Lagerungen gestützt als vom Benutzer im Spannungs-Dehnungs-Analysetyp (EPS) festgelegt. Das tragende Bauteil bleibt vollständig gelagert. Der Modelltyp eines Trägers, der als N-Vy-Vz-Mx-My-Mz definiert ist (im Spannungs-Dehnungs-Analysetyp frei verschieblich), ist in der Beulanalyse vollständig gelagert. Alle anderen Träger-Analysetypen haben eingespannte Biegemomente und Normalkraft, sind jedoch seitlich frei verschieblich.
- Modelltyp N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: Lagerungen im Beulmodell: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- Modelltyp N-Vy-Vz: Lagerungen im Beulmodell: N-Mx-My-Mz
- Modelltyp N-Vz-My: Lagerungen im Beulmodell: N-Mx-My-Mz
- Modelltyp N-Vy-Mz: Lagerungen im Beulmodell: N-Mx-My-Mz
Es wird davon ausgegangen, dass der Benutzer bei einer starren Verbindung das Biegemoment vorgibt und das Beulen des kurzen Trägersegments nicht maßgebend ist. Andererseits gibt der Benutzer bei einer gelenkigen Verbindung nur Normal- und Querkraft ohne Biegemoment vor, jedoch ist das Beulen des gelenkig gelagerten Bauteils relevant und trägt daher zum Beulfaktor bei. Siehe die nachfolgende Abbildung. „Modell" zeigt das Modell im Spannungs-Dehnungs-Analysetyp, und „Beulen" zeigt das Modell in der Beulanalyse.
