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The simplified method of the equivalent compression flange – consistent verification for welded beams at ambient and elevated temperatures

Abstract

The model of the equivalent compression flange is a simplified verification method for lateral torsional buckling. In cooperation with the Institute of Structural Design of the University of Stuttgart the current model is proofed and evolved to the state of the art. On basis of residual stress measurements of welded I-shaped cross-sections and lateral torsional buckling tests a consistent model is developed for both bridge design and building design at ambient and elevated temperatures.


Data for residuals stresses of welded cross-sections are rare and partly obsolete. The manufacturing procedures of steel beams as well as measurement techniques have evolved in recent years. In this research project the innovative method of x-ray diffraction and the proven sectioning method for residual stress measurement is used. The sectioning method is carried out with the use of strain gauges and water jet cutting. On basis of the residual stress measurements, load bearing tests to lateral torsional buckling of the University of Stuttgart and an extensive numerical simulation the simplified method of the equivalent compression flange is evolved for ambient and elevated temperatures.


Publications

Schaper, L., Knobloch, M., Jörg, F., & Kuhlmann, U. (2020). Knicken des Druckgurtes als Nachweis gegen Biegedrillknicken bei Normaltemperatur und im Brandfall. In 22. DASt-Forschungskolloquium: Tagungsband 15-16 Dezember 2020 (S. 49–52).

Knobloch, M.; Kuhlmann, U.; Schaper, L.; Jörg, F.: Knicken des Druckgurtes als Nachweis gegen Biegedrillknicken bei Normaltemperatur und im Brandfall. In: 22. DASt-Kolloquium, Hg.:. Deutscher Ausschuss für Stahlbau. Karlsruhe, Deutschland 2020.
(Verschoben auf Grund von Covid-19)

Schaper, L.; Jörg, F.; Winkler, R.; Kuhlmann, U.; Knobloch, M.: The simplified method of the equivalent compression flange. Steel Construction 12, No. 4, pp. 264-277, 2019.

Knobloch, M.; Kuhlmann, U.; Schaper, L.; Jörg, F. Winkler, R.: Experimental study on LTB behaviour and residual stresses of welded I-section members. In: Proceedings of SDSS 2019: International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures, edit.: M. Jandera. Prague, Czech Republic 2019.


Degree theses

Duvan, E.: Entwicklung eines Eigenspannungsmodells für geschweißte Querschnitte mit dicken Flanschblechen. Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau, Ruhr-Universität Bochum, Bachelorarbeit 2018.

Menke, J.: Vergleich von Verfahren zur Eigenspannungsmessung bei geschweißten Querschnitten. Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau, Ruhr-Universität Bochum, Bachelorarbeit 2017.

Goos, F.: Verwendbarkeit des Druckgurtverfahrens für einfachsymmetrische Querschnitte. Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau, Ruhr-Universität Bochum, Bachelorarbeit 2017.

Eitzen. M.: Erweiterung des Druckgurtverfahrens für normale und erhöhte Temperaturen. Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau, Ruhr-Universität Bochum, Masterarbeit 2017.

Bours, A.-L.: Verwendbarkeit des Druckgurtverfahrens als Stabilitätsnachweis im Brandfall. Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau, Ruhr-Universität Bochum, Bachelorarbeit 2016.


Impressions
Contact person

Lukas Schaper

Project partner


Industry partners
  • Astron Buildings S.A.
  • Goldbeck Bauelemente Bielefeld GmbH
  • Hagen Ingenieurgesellschaft für Brandschutz mbH
  • Krebs+Kiefer Ingenieure GmbH
  • sbp GmbH
  • SSF Ingenieuere AG
Funding

AiF / BMWi

Project duration

01.04.2017 to 31.03.2020