TY - CHAP A1 - Pasternak, Hartmut A1 - Jäger-Cañás, Andreas T1 - On the axial buckling of very thin-walled cylindrical shells T2 - Ce/papers : the online collection for conference papers in civil engineering N2 - Major advances in the buckling analysis of cylindrical shells have been achieved in the last two decades. Eurocode nowadays provides rules for tanks up to r/t = 5000. However, since only few literature has become available in the past, dealing specifically with very thin walled shells in the range between r/t = 1500 and r/t = 10000, code provisions either are quite conservative or, in case of r/t > 5000, do barely exist. Employing modern construction methods, close-to perfect, very thin-walled shells can be built that are out of the scope of the design codes. Therefore, to achieve more economical designs and a better sustainability, sophisticated design tools have to be used. In this paper, modifications and extensions of the current design procedure are proposed to overcome current limitations and drawbacks. A review of experiments with a special focus on cylinders with high r/t-ratios was conducted and modified lower bound approximation curves for the knock-down factor α deduced. They were checked against representative experiments from literature. Test results recalculated using an axisymmetric imperfection to explore their equivalent imperfection depth, proved that even small imperfections drastically reduce the buckling strength. Using a parametric study, the result range of α was extended up to r/t = 10000. The design proposal could be approved and an equation for the determination of an equivalent imperfection depth that relates the dependence of α to the imperfection depth and the r/t-ratio is proposed. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/cepa.127 SN - 2509-7075 VL - 1 IS - 2-3 SP - 868 EP - 877 ER - TY - CHAP A1 - Jäger-Cañás, Andreas A1 - Pasternak, Hartmut T1 - Influence of closely spaced ring-stiffeners on the axial buckling behavior of cylindrical shells T2 - Ce/papers : the online collection for conference papers in civil engineering N2 - Material efficiency in modern tank constructions often is achieved by combining thin plates with light and heavy ring stiffeners. While the plates are designed to resist hydrostatic pressure, the stiffeners are designed against wind and external pressure. Axial buckling may occur due to high roof loads and wind since very thin plates are prone to a loss of stability. Test results in the 60s and 70s revealed that closely spaced ring-stiffeners may greatly enhance the axial buckling behavior, allowing for knock-down factors greater unity. However, until today, no design procedure is available allowing for adopting the beneficial effect of ring stiffeners under axial compression into practical design. In this paper a design procedure is proposed that closes this gap in current design codes. One outcome of the conducted literature study revealed that test results of unstiffened shells may be more closely approximated and is shortly presented. The design procedure for ring-stiffened shells was then developed from lower bound curves deduced from categorized buckling tests. The results of a parametrical study, that was conducted over a wide range of r/t-values, is presented. Imperfection depths up to 10t were examined using a stiffener spacing of one buckling half-wave. Especially highly slender stiffened cylinders benefit from ring-stiffening, showing up to 380% strength gains. Imperfection depths proposed by the current design code were found to be too conservative. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/cepa.133 SN - 2509-7075 VL - 1 IS - 2-3 SP - 928 EP - 937 ER - TY - CHAP A1 - Jäger-Cañás, Andreas A1 - Pasternak, Hartmut T1 - Zum Tragverhalten ringversteifter Schalen unter Axialdruck T2 - 110 Jahre DASt und 21. DASt-Forschungskolloquium an der Technischen Universität Kaiserslautern, 6./7. März 2018 N2 - Ringsteifen werden typischerweise bei dünnwandigen Tanks am Mantel befestigt, um auch für starken Wind und/oder Unterdruck eine ausreichende Beulsicherheit sicherzustellen. Eine Vielzahl an Veröffentlichungen zum Thema Ringsteifen beschäftigt sich ausschließlich mit den vorher genannten Lastfällen. Dagegen ist der traglaststeigernde Einfluss der Ringsteifen im Lastfall Axialdruck kaum erforscht. Experimentell wurde vor allem in den 1960er und 1970er Jahren gegenüber unversteiften Schalen, für eng-ringversteifte ein erheblich verbessertes Tragverhalten nachgewiesen. Der eingeschränkte Parameterbereich der Untersuchungen verhindert jedoch die Anwendung der Erkenntnisse im Metallbau, wo, aufgrund der Fertigungskosten, eher wenige, dafür kräftigere Ringsteifen eingesetzt werden. Der Beitrag baut auf den experimentellen Studien als Grundlage auf und erweitert die Erkenntnisse mittels numerischer Parameterstudien von eng-ringversteiften Schalen auf Kreiszylinder mit Steifenabständen bis zum Zehnfachen der klassischen Beulhalbwellenlänge 1.73√rt. Es wird gezeigt, dass auch mit versteiften Schalen, bei denen der Steifenabstand größer als zwei Beulhalbwellenlängen ist, noch Tragfähigkeitssteigerungen gegenüber der unversteiften Schale erreicht werden können. Erwartungsgemäß sind die Zugewinne an Traglast bei enger versteiften Kreiszylindern am größten, wobei vor allem dünnwandige Strukturen von der verringerten Imperfektionssensitivität profitieren. Die Ergebnisse, angewandt auf die Baupraxis, erlauben eine wirtschaftlichere Bemessung von Tanks und Silos mit Ringsteifen, sofern Axialdruck eine bemessungsrelevante Lastsituation darstellt. Dies ist in der Regel bei überdachten Silos und windbelasteten Flachbodentanks der Fall. Dafür ist kein zusätzlicher Konstruktionsaufwand notwendig, da lediglich die ohnehin vorhandene Struktur vorteilhafter ausgenutzt wird. Y1 - 2018 SN - 978-3-941687-27-1 SP - 227 EP - 232 PB - Deutscher Ausschuß für Stahlbau DASt CY - Düsseldorf ER - TY - CHAP A1 - Jäger-Cañás, Andreas A1 - Pasternak, Hartmut T1 - On the buckling behavior of ring-stiffened shells under axial compression T2 - 8th International Conference on Thin-Walled Structures, ICTWS 2018, Lisbon, Portugal, July 24-27, 2018 Y1 - 2018 UR - https://www.b-tu.de/fg-stahlbau/publikationen/veroeffentlichungen ER - TY - GEN A1 - Pasternak, Hartmut A1 - Li, Zheng A1 - Stapelfeld, Christoph A1 - Jäger-Cañás, Andreas A1 - Launert, Benjamin T1 - Considering realistic weld imperfections in load bearing capacity calculations of ring-stiffened shells using the analytical numerical hybrid model T2 - Stability and Ductility of Steel Structures 2019 : Proceedings of the International Colloquia on Stability and Ductility of Steel Structures (SDSS 2019), September 11-13, 2019, Prague, Czech Republic Y1 - 2019 SN - 978-0-429-32024-8 SN - 978-0-367-33503-8 U6 - https://doi.org/10.1201/9780429320248 SP - 882 EP - 889 PB - CRC Press CY - London ET - 1st Edition ER - TY - GEN A1 - Jäger-Cañás, Andreas A1 - Li, Zheng A1 - Pasternak, Hartmut T1 - Axial buckling behavior of welded ring-stiffened shells T2 - Stability and Ductility of Steel Structures 2019 : Proceedings of the International Colloquia on Stability and Ductility of Steel Structures (SDSS 2019), September 11-13, 2019, Prague, Czech Republic Y1 - 2019 SN - 978-0-429-32024-8 SN - 978-0-367-33503-8 U6 - https://doi.org/10.1201/9780429320248 SP - 556 EP - 563 PB - CRC Press CY - London ET - 1st Edition ER -