Das Ersatzimperfektionsverfahren ist eine einfache Methode um heutzutage mithilfe der aktuellen Computer-Programme stabilitätsgefähdete Stahlbauteile nachzuweisen. Dabei werden geometrische Ersatzimperfektionen angesetzt und die Schnittgrößen nach Theorie II. Ordnung berechnet. Diese Schnittgrößen werden für einen Querschnittsnachweis verwendet. Die geometrischen Ersatzimperfektionen berücksichtigen unter anderem die Effekte aus geometrischen Imperfektionen, Eigenspannungen, Steifigkeitsreduktion und Umlagerungseffekten infolge Plastizierung einzelner Bauteilbereiche.

Im Rahmen der prEN 1993-1-1:2018 werden Ansätze für den Nachweis biegeknick- und biegedrillknickgefährdeter Bauteile bereitgestellt. Im Zusammenhang mit der Überarbeitung der EN 1993-1-1: 2010 empfahl Lindner et. al. die existierenden Ansätze für geometrische Ersatzimperfektionen kritisch zu hinterfragen. Der Hintergrund der Diskussion ist unter anderem: (i) die geometrischen Ersatzimperfektionen sind für Bauteile unter reiner Druckbeanspruchung ermittelt wurden. Jedoch sollte für den Fall Biegeknicken die ausgeprägteren Fließzonen und Steifigkeitsreduktionen infolge eines zusätzlichen Biegemomentes berücksichtigt werden. Im Fall des Biegedrillknickens ist zu beachten, dass das Stabilitätsverhalten vom reinen Druckstab abweicht. (ii) Ein weiterer Bestandteil der Weiterentwicklung der EN 1993-1-1 ist die Berücksichtigung von Stahlgüten bis S700.

Durch den in der Methodik des Ersatzimperfektionsverfahrens gegebenen Zusammenhang zwischen anzusetzenden Ersatzimperfektionen und dem zugrunde gelegten Querschnittsnachweis ist auch die maßgebende Querschnittsinteraktion ein zentrales Diskussionsthema bei der Überarbeitung des Nachweises. Das Teilschnittgrößenverfahren ist ein Querschnittsnachweis, welcher konsistent bei allen Stabilitätsfällen angewandt werden und den Übergang zwischen kompakten und schlanken Bauteilen erfassen kann. Aus diesem Grund basiert die vorliegende Studie zu den geometrischen Ersatzimperfektionen auf dem Teilschnittgrößenverfahren und berücksichtigt Stahlgüten bis S700. Es wurden geometrische Ersatzimperfektionen mithilfe einer numerischen Studie ermittelt. Für einen einfachen Ansatz sind diese Imperfektionen unabhängig von der Stahlgüte und dem aufgebrachten Momentenverlauf. Ein Vergleich zeigt, dass die vorgeschlagenen Imperfektionen zu Tragfähigkeiten führen die mit den numerisch ermittelten Werten übereinstimmen. Der Vorschlag stellt einen konsistenten Ansatz von Ersatzimperfektionen für die Stabilitätsfälle Biegeknicken und Biegedrillknicken dar.

Winkler, R., & Knobloch, M. (2019). Effect of the steel grade on equivalent geometric imperfections for lateral torsional buckling. In F. Wald & M. Jandera (Hrsg.), Stability and ductility of steel structures 2019: proceedings of the International Colloquia on Stability and Ductility of Steel Structures, Prague, Czech Republic, September 11-13, 2019 (S. 1283–1291).

Winkler, R., & Knobloch, M. (2018). Geometrische Ersatzimperfektionen zur Anwendung des Teilschnittgrößenverfahrens für Biegeknicken um die schwache Querschnittsachse. Stahlbau, 87(4), 308–322. https://doi.org/10.1002/stab.201810590

Winkler, R., Niebuhr, M., Knobloch, M., & Kindmann, R. (2017). Geometrische Ersatzimperfektionen für Biegeknicken um die starke Querschnittsachse unter Berücksichtigung des Teilschnittgrößenverfahrens: Herrn Univ.‐Prof. Dr.‐Ing. Rolf Kindmann zur Vollendung seines 70. Lebensjahrs gewidmet. Stahlbau, 86(11), 961–971. https://doi.org/10.1002/stab.201710545

Winkler, R., Reddel, J., & Knobloch, M. (2017). Geometrische Ersatzimperfektionen stabförmiger Bauteile unter Normalkraft, Biegung und Torsion. Stahlbau, 86(8), 716–728. https://doi.org/10.1002/stab.201710516