Begrenzung der schiefen Hauptzugspannungen

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Begrenzung der schiefen Hauptzugspannungen

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DIN EN 1992‑2:

Bei vorgespannten Straßenbrücken mit schlanken Stegen ist nach Kapitel 7.3.1 (NA.111) die Schubrissbildung zu begrenzen. Es ist nachzuweisen, dass die schiefen Hauptzugspannungen unter der Wirkung von Querkraft und Torsion die Werte von fctk;0,05 nicht überschreiten. Der Nachweis ist im Zu­stand I für die häufige Kombination zu führen.

Bei vorgespannten Eisenbahnbrücken sind die Hauptzugspannungen nach Kapitel 7.3.1 (NA.112) ebenso zu begrenzen. Allerdings darf der Nachweis auf den Bereich von Längsdruckspannungen beschränkt werden, sofern keine zug­be­an­spruchten Gurte anschließen. Diese Option kann im Querschnittsdialog gewählt werden. Die Prüfung der An­wen­dungs­voraus­set­zun­gen obliegt dem Anwender.

Stäbe und Bemessungsobjekte

Im Programm werden durch Quer­schnitts­analyse alle Schub­kenn­größen aus Querkraft und Torsion für den Quer­schnitts­rand ermittelt. Berechnungs­orte sind neben den Punkten des Querschnittspolygons die Seitenmitten sowie eine von der Seitenlänge abhängige Anzahl weiterer Zwischenpunkte. Die Schub­spannungen aus Querkraft werden gemäß Auswahl im Quer­schnitts­dialog entweder nach der Theorie dickwandiger Profile oder durch Mittelung über die Querschnittsbreite bestimmt. Die schiefe Haupt­zug­spannung lässt sich dann für jeden Quer­schnitts­punkt berechnen:

Formel zur Berechnung der Hauptspannung σ1 von Stäben und Bemessungsobjekten

mit

σxLängsspannung aus Biegung und Längskraft unter Beachtung der oben an­ge­ge­be­nen Regeln zur Spannungsberechnung.
τxyRandschubspannung in Richtung y aus Querkraft und Torsion.
τxzRandschubspannung in Richtung z aus Querkraft und Torsion.

Der Winkel zwischen σ1 und σx ergibt sich zu:

Formel zur Berechnung des zu der Hauptspannung σ1 gehörenden Winkels ϑ von Stäben und Bemessungsobjekten

mit

Formel zur Berechnung der resultierenden Randschubspannung τ von Stäben und Bemessungsobjekten

als resultierende Randschubspannung.

Im Protokoll wird der Maximalwert für σ1 mit dem zugehörigen Querschnittspunkt nach­ge­wie­sen.

Flächenelemente

Bei Flächenelementen wird der Nachweis für die Haupt­zug­spannungen am Brutto­quer­schnitt geführt. Der räumliche Span­nungs­zu­stand ist durch folgenden Spannungs­tensor beschrieben:

Koordinatensysteme des räumlichen Spannungszustandes bei Flächenelementen

 

 

Spannungstensor des räumlichen Spannungszustandes bei Flächenelementen

mit

σx, σyLängsspannungen aus Biegung und Normalkraft.
σz= 0.
τxy = τyxSchubspannung aus Drillmoment und Scher­kraft mit linearem Verlauf über die Querschnittshöhe.
τxz = τzxSchubspannung aus Querkraft qx mit parabel­förmigem Verlauf über die Quer­schnitts­höhe und dem Höchst­wert 1,5 · qx / h in der Schwereebene.
τyz = τzySchubspannung aus Querkraft qy mit parabel­förmigem Verlauf über die Quer­schnitts­höhe und dem Höchst­wert 1,5 · qy / h in der Schwereebene.

Durch schichtweise Bestimmung des Spannungs­tensors und Lösung des Eigen­wert­problems für die drei Haupt­spannungen wird die maximale Haupt­spannung σ1 mit ihrer Höhen­lage z be­züg­lich der Quer­schnitts­ober­kante ermittelt. Diese werden zu­sam­men mit den zu­ge­hörigen Spannungs­komponenten im Ergebnis­protokoll nach­ge­wiesen.