TY - THES A1 - Jäger-Cañás, Andreas T1 - Beitrag zur Traglastermittlung ringversteifter Kreiszylinderschalen unter Axialdruck T1 - On the determination of the resistance of ring-stiffened cylindrical shells against axial compression N2 - Die vorliegende Thesis beschäftigt sich mit der Ermittlung des Beulwiderstands unversteifter sowie ringversteifter Kreiszylinderschalen unter Axialdruckbelastung. Der Fokus liegt dabei auf besonders dünnwandigen Schalen mit engem und weitem Ringsteifenabstand. Besonders dünnwandige Tanks mit Ringsteifen werden vor allem im landwirtschaftlichen Bereich eingesetzt. Typische Behälter sind aus rostfreiem Stahl gefertigt und erzielen eine hohe Wirtschaftlichkeit durch einen optimalen Materialeinsatz. Ringsteifen helfen den Widerstand gegenüber Wind und Unterdruck drastisch zu erhöhen. Untersuchungen in den 1960ern und 70ern zeigten, dass die Steifen auch den Axialbeulwiderstand erhöhen. Eine Neubewertung publizierter Experimente für besonders dünnwandige Kreiszylinderschalen wurde durchgeführt. Es zeigte sich, dass die aktuelle Norm in Teilbereichen zu sicher ist. Anhand von Traglastberechnungen wurden Beulparameter bestimmt, die eine wirtschaftlichere und dennoch sichere Bemessung dieser Strukturen zulassen. Die Ergebnisse der Parameterstudien an engringversteiften Kreiszylinderschalen bestätigten das, aus den publizierten Experimenten erwartete, hohe Tragfähigkeitsniveau. Bei kräftigen Ringsteifen spielt zunehmend die Plastizität des Materials eine maßgebende Rolle. Durch die Auswertung der modifizierten Kapazitätskurve konnten für verschiedene Steifenkonfigurationen die Beulkurvenparameter bestimmt werden. Anschließend wurde eine Interpolationsvorschrift ermittelt, mit der Beulwiderstände für alle möglichen Parameterkombinationen ermittelt werden können. Numerische Untersuchungen an beliebig ringversteiften Kreiszylinderschalen zeigten, dass die Tragfähigkeit ab einem Abstand von zwei Beulhalbwellen deutlich abnimmt. Durch die Auswertung der Traglastberechnungen mithilfe der modifizierten Kapazitätskurve und die Interpolation über den Steifenabstand konnten Beulkurvenparameter ermittelt werden. Diese ermöglichen die Bestimmung der Traglast in Abhängigkeit vom Steifenquerschnitt für beliebig ringversteifte Schalen. Vereinfachungen des Nachweisverfahrens wurden hergeleitet, die eine Traglastermittlung über die Bestimmung von nur zwei Referenzwiderständen ermöglichen. Mit den angegebenen Bemessungsgleichungen kann der praktizierende Ingenieur in guter Näherung der FEM-Ergebnisse Traglasten für axialdruckbelastete Kreiszylinderschalen mit beliebiger Ringsteifenkonfiguration ermitteln, ohne selbst numerische Simulationen erstellen zu müssen. N2 - This thesis describes the research conducted on the determination of the axial buckling resistance of ring-stiffend shells subject to axial compression. The focus was set on very thin-walled, closely and arbitrary ring-stiffened shells. Very thin-walled cylindrical shells with ring stiffeners are typically employed in the agricultural and biogas industry. Often, they are made of stainless steel. To achieve a competitive price, the use of material has to be optimized. Ring stiffeners greatly contribute to the achievement of higher resistance against loads due to wind and external pressure. In the 1960s and 1970s an extensive experimental research was conducted that revealed the beneficial effect of the stiffeners also on shells subject to axial compression. An evaluation of published experiments with a special focus on very thin-walled shells revealed that the current design standards are partially too safe. A numerical study was conducted that allowed the formulation of a proposal for a new set of buckling parameters. Employing these in a hand calculation procedure allows a more economical yet safe design. Numerical calculations for ring-stiffened cylindrical shells confirmed the highly improved buckling resistance compared to unstiffened shells. When strong stiffeners are employed, plasticity plays a major role in the buckling failure, even for very thin-walled shells. Employing the modified capacity curve, a new set of buckling parameters could be determined, which allow for more economical designs for a wide range of parameter combinations. The numerical calculations were extended to explore arbitrary ring-stiffened shells. It could be observed that the capacity drops as the stiffener distance exceeds two buckling half-waves. Buckling parameters could be determined from the evaluation of the modified capacity curve that allowed the calculation of the buckling resistance of arbitrary stiffened clyindrical shells. A simplified procedure was determined, which more easily allows to take into account the beneficial effect of the stiffeners by only demanding two reference resistances. Employing the proposed equations, practicing engineers may calculate safe and economical tanks and silos that consist of any ring-stiffener configuration without having to employ sophisticated numerical analysis. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 15 KW - Stahlbau KW - Stabilität KW - Schalenbeulen KW - Axialbeulen KW - Ringsteife KW - Axial buckling KW - Ring stiffener KW - Shell buckling KW - Stability KW - Steel construction KW - Dünnwandiger Kreiszylinder KW - Kreiszylinderschale KW - Stahl KW - Beulung KW - Axialbelastung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48115 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Komann, Steffen T1 - Stabilität von diskret gestützten, axialbelasteten, dünnwandigen Kreiszylinderschalen aus Stahl N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Bemessungsmodells, um die Tragfähigkeit von lokal gestützten, axialbelasteten, kreiszylindrischen, dünnwandigen Stahlsilos mit Lasteinleitungssteifen über den Auflagerpunkten zuverlässig ermitteln zu können. Auf Grund der günstigen Lastabtragung durch die Membrantragwirkung werden Silokonstruktionen häufig aus dünnwandigen Blechen mit kreiszylindrischen Querschnitt hergestellt. Bei diskret gestützten Siloschalen kommt es im Lasteinleitungsbereich zu Spannungskonzentrationen, die das Stabilitätsverhalten der dünnwandigen Schale maßgeblich negativ beeinflussen. In den derzeit gültigen Normen (z. B. DIN 18800, Teil 4) gibt es keine Aussagen über die Bemessung von diskret gelagerten Siloschalen. Die aus den Versuchen an Modellschalen erhaltenen experimentellen Traglasten bilden die Grundlage für die Entwicklung eines numerischen Berechnungsmodells an dem Untersuchungen im erweiterten geometrischen Parameterbereich durchgeführt werden. Die ermittelten Versagenswiderstände bilden die Basis für das entwickelte ingenieurmäßige Bemessungsmodell. N2 - This thesis deals with the development of a model used to analyze the load-bearing capacity of locally supported, axially loaded, cylindrical thin-walled steel silos that have longitudinal stiffeners above the supports. In the case of locally support there are concentrations of stresses in the area where the loads are applied which negatively influence the stability behaviour of the shell. In the currently applied standards, there is no information about how to analyze locally supported shells. The test results form the basis for the development of a numerical calculation model. By means of this model, studies in the extended parameter field are made. The results from these numerical calculations were used to develop this analyzing model. According to this model, the thickness of the longitudinal stiffeners is ascertained in order to prevent stability losses of the stiffeners themselves. Under this condition, the load-bearing capacity of the cylindrical shell which depends on the cross-sectional slenderness r/t, the height of the stiffeners and the width of the supports can be determined. KW - Kreiszylinderschale KW - Stahl KW - Dünnwandiges Bauelement KW - Stabilität KW - Stabilität KW - Dünnwandigkeit KW - Schalen KW - Stahl KW - Kreiszylinder Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000774 ER - TY - THES A1 - Hannebauer, Dina T1 - Zur Querschnitts- und Stabtragfähigkeit von Trägern mit profilierten Stegen T1 - Bearing capacity of girders with corrugated webs N2 - In der vorliegenden Arbeit werden das Stabilitätsverhalten und dessen Einfluss auf die Querschnitts- und Stabtragfähigkeit von Trägern mit profilierten Stegen umfassend untersucht. Die gewählten Parametergrenzwerte orientieren sich am derzeitigen Anwendungsbereich stegprofilierter Träger. Es werden ausschließlich sinus- und trapezförmige Profilierungen untersucht. Die Arbeit leistet einen Beitrag, dem Anwender das Tragverhalten unterschiedlicher Profilierungen aufzuzeigen und gleichzeitig abzugrenzen. Ein gezielter Einsatz der derzeit auf dem Stahlleichtbaumarkt existierenden Trapez- und Wellstegträger wird ermöglicht. Erhöhte Wettbewerbschancen sind eine Folge. Die Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen zum lokalen Stabilitätsverhalten des Stegbleches bei Querkraftbeanspruchung tragen zu einem besseren Verständnis über das Tragverhalten bei und erlauben eine Weiterentwicklung des mehrfach diskutierten Interaktionsmodells zur Querkrafttragfähigkeit. Umfangreiche Parameterstudien zeigen, dass die Profilierungsform (trapez- bzw. sinusförmig) sowie die Parameter Wellenamplitude und –länge die Tragmechanismen bestimmen. Die Interaktion des lokalen und globalen Beulens wird dabei mit einer Beulspannung für zonales Beulen beschrieben. Auf Grundlage dieser Ergebnisse kann die Tragfähigkeit stegprofilierter Träger besser formuliert werden. Die Abminderungskurven, welche das Nachbeulverhalten sowie Imperfektionen berücksichtigen, werden optimiert. Eine wesentliche Verbesserung der Plateaulängen ist für Träger mit profilierten Stegen gelungen. Des Weiteren wird der Einfluss der lokalen Instabilität des Gurtes biegebeanspruchter Träger untersucht. Im Speziellen werden dabei Einflussparameter des Plattenbeulens untersucht und gezeigt, dass Abweichungen angenommener Beulfeldabmessungen ungünstige Auswirkungen auf das beschriebene Tragverhalten haben. Im Ergebnis der Untersuchungen wird eine Optimierung der anzunehmenden Beulfeldabmessungen für Plattenbeulen vorgeschlagen. Abschließend ergänzen Untersuchungen zum globalen Stabilitätsverhalten der Wellstegträger die grundlegenden Untersuchungen zum Tragverhalten der Wellstegträger und ordnen diese in die bestehenden europäischen Knickspannungslinien ein. N2 - The stability behaviour and its influence on bearing capacity of girders with corrugated webs have been investigated comprehensively within the present paper. The investigated parameters orientate towards current applications of girders with corrugated webs. Only sinusoidal and trapezoidal corrugations are examined. The paper makes a contribution in order to present users differences in load bearing behaviour of corrugated web-girders and distinguish them concurrently. Specific use of presently existing corrugated web-girders becomes possible. Results of experimental and numerical investigations regarding local stability behaviour of webs, which are shear force-loaded have been established. Extensive parameter studies show, that shape of corrugation (trapezoidal and sinusoidal) as well as amplitude and length of corrugation define the load bearing behaviour. The interaction of local and global buckling is expressed with a critical buckling stress for zonal buckling. Based on these results bearing capacity of girders with corrugated webs can be described more precise. In conclusion, reduction factor curves (considering imperfections and post-buckling behaviour) have been improved. A decisive optimization of plateau length has been succeeding for girders with corrugated webs. Additional the local stability behaviour of flanges has been investigated due to flexural loading. Especially the influence parameter of plate buckling has been determined. It could be shown, that variances of assumed buckling field dimensions have unfavourable effects due to common-described load bearing behaviour. Results and improved plate buckling field dimensions have been summarized and suggested. Concluding investigations of the global stability behaviour complete fundamental statements about load bearing behaviour of girders with sinusoidally corrugated webs and integrate them into existing european buckling curves. KW - Stahl KW - Schlankes Bauteil KW - Tragverhalten KW - Stabilität KW - Steg KW - Profilierung KW - Wellstegträger KW - Trapezstegträger KW - Querkrafttragfähigkeit KW - Stabtragfähigkeit KW - Corrugation KW - Sinusoidal KW - Trapezoidal KW - Girder Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5734 ER - TY - THES A1 - Krausche, Thomas T1 - Zum Tragverhalten von geschweißten I-Trägern unter Berücksichtigung des Einflusses von Montagestößen T1 - On the load-bearing behavior of welded I-beams taking into account the influence of assembly joints N2 - Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit sind Untersuchungen zur Vorhersage des Herstellungsprozesses bei der Fertigung von geschweißten Doppel-T-Trägern. Dabei wird der Zusammenbau der Einzelteile in der Werkstatt sowie das endgültige Fügen auf der Baustelle untersucht und dargestellt. Es wird insbesondere auf den Einfluss des Montagestoßes eingegangen, welcher unter verschiedenen Umgebungstemperaturen geschweißt wurde. Den experimentellen Untersuchungen, welche jeweils praxisnah in der Werkstatt und in der Großklimakammer unter verschiedenen Umgebungstemperaturen von -10 °C bis 20 °C (Raumtemperatur) durchgeführt wurden, sind Simulationsergebnisse, analytische Berechnungen sowie ingenieurtechnische Ansätze des Schweißeinflusses gegenübergestellt. Durch die Erfassung der Fertigung der Bauteile können geeignete Ingenieurmodelle zur Verfügung gestellt werden, um anschließend eine Traglastuntersuchung für den Stabilitätsfall durchzuführen. Schließlich führen die Untersuchungen dazu, dass die fachgerecht geschweißten Baustellenstöße im betrachteten Temperaturbereich (bis -10 °C) für das Material und die Schweißeigenspannungen unbedenklich sind. Für die Erfassung eines solchen Stoßes wurde ein ingenieurmäßiger Ansatz ausgearbeitet, welcher die Schweißeinflüsse berücksichtigt. Die Auswirkungen des Montagestoßes wurden somit in einer nichtlinearen Traglastanalyse ausgewertet. Der Einfluss des Montagestoßes auf die Traglast lag unter 5% im ungünstigsten Fall. N2 - The subject of the presented work are investigations on the prediction of the manufacturing process in the production of welded Double-T girders. The assembly of the individual parts in the workshop as well as the final joining on the construction site are examined and presented. Particular attention is paid to the influence of the assembly joint, which was welded under different ambient temperatures. The experimental investigations, which were carried out practically in the workshop and in the large-scale chamber under different ambient temperatures of -10 °C to 20 °C (room temperature), are compared with simulation results, analytical calculations as well as engineering approaches of welding influence. By capturing the manufacturing of the components, suitable engineer models can be provided to subsequently carry out a structural load capacity analysis for a given stability case. Finally, the investigations lead to the fact that the professionally welded construction site joints within the considered temperature range (down to -10 °C) are harmless for the material and the welding residual stresses. For the consideration of the assembly joint, an engineering approach was developed, which takes into account the welding influences. The effects of the assembly joint were thus evaluated in a nonlinear load analysis. The influence of the assembly joint on the load capacity was less than 5% in the worst case. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 18 KW - Montagestöße KW - Bauteilversuche KW - Stahlbau KW - Stabilität KW - Schweißeigenspannungen KW - Assembly joints KW - Component tests KW - Steel construction KW - Stability KW - Residual welding stresses KW - Doppel-T-Träger KW - Schweißverbindung KW - Stoß KW - Tragverhalten Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-55518 SN - 1611-5023 ER -