Design of composite columns with cross‐sections not covered by Eurocode 4

Abstract

The use of composite columns with special types of sections e.g. concrete filled tubes with massive inner cores became very popular in the last years. These sections are not in the scope of the simplified design method of Eurocode 4. The paper deals with a design proposal for columns with those sections based on the general design method and it shows how this method can also be used extending the scope of the simplified design method in Eurocode 4.

Mehrkernige Hohlprofil‐Verbundstützen

“…Demgegenüber würde der pauschale Beiwert nach EC 4 zu einer durchgängig wahrnehmbaren Überschätzung der Querschnittstragfähigkeiten des mehrkernigen Stützentyps führen (Bild 11b). Entsprechend den Ausführungen nach [5, 9, 11] sind für Querschnitte mit hohen plastischen Formbeiwerten wie auch im Fall der mehrkernigen Hohlprofil‐Verbundquerschnitte hohe Randdehnungen erforderlich, die aufgrund der Dehnungsbeschränkung des Betons nicht auftreten können und von den normativen Angaben nicht erfasst werden.…”

Bemessung von Verbundstützen – Update prEN 1994‐1‐1

“…Anschließend erfolgt eine vereinfachte lineare Interaktion für die Doppelbiegung. Dabei wird auf den Ansatz des Reduktionsbeiwerts α M verzichtet, da der Nachweis wegen der linearen Interaktionsbeziehung die tatsächliche Tragfähigkeit unterschätzt [2, 8] (Gl. (2)): …”

“…B. die in Bild 3 dargestellten Querschnittstypen nicht in die Kalibrierung der vereinfachten Nachweisverfahren einbezogen wurden. Die plastische Querschnittstragfähigkeit solcher Profile kann erheblich von denen basierend auf der dehnungsbegrenzten Berechnung abweichen, sodass die vollplastische N ‐ M ‐Interaktionskurve für derartige Querschnitte nicht ohne Weiteres herangezogen werden kann [8, 9]. Es ist ferner zu unterstreichen, dass die Eigenspannungen von massiven Einstellprofilen erhebliche Größenordnungen annehmen können, dies ist durch die geometrischen Ersatzimperfektionen nicht abgedeckt.…”

“…Dabei gilt die Abgrenzung der Verbundstützen durch den δ ‐Faktor (Bild 5) streng genommen nicht. Dieser Faktor wurde für die vereinfachten Verfahren eingeführt, um Verbundstützen von Beton‐ und Stahlstützen abzugrenzen [8], dies wurde in den Eurocode 4 als allgemeines Abgrenzungskriterium übernommen. Damit wird eine eindeutige Abgrenzung zwischen den verschiedenen Bemessungsnormen verdeutlicht.…”

“…Dieser Wert wird in der Literatur häufig auch für die FEA von Verbunddruckgliedern referenziert und wurde in den Entwurf der prEN 1994‐1‐1 [11] aufgenommen. Der Wert L /1000 wurde für die Bemessung von Stahlstützen bestätigt [8]. Grundsätzlich stellt sich aber die Frage, ob dieser Wert auf alle Verbundstützentypen übertragbar ist.…”