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 - Linke, Gunter T1 - Festigkeitssortierung von Holzbauteilen beim Bauen im Bestand : ein Beitrag zur substanzschonenden Erhaltung historischer Gebäude T1 - Strength grading of timber components for existing buildings : a contribution to the conservation of historical buildings N2 - Diese Arbeit befasst sich mit systematischen Untersuchungen zur Entwicklung einer Methode zur Festigkeitssortierung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen. Deren Notwendigkeit ergibt sich aus der bauaufsichtlichen Forderung, die für die Errichtung von Neubauten geltenden Normen auch im Zuge der Instandsetzung bestehender Konstruktionen anzuwenden. Dazu ist auch Kenntnis über die vorhandene Materialqualität erforderlich. Diese wird in der Praxis meist nur abgeschätzt, da bis dato keine konkreten normativen Regelungen für die Bewertung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen existieren. Tragfähigkeitsreserven und -defizite können so nicht erfasst werden. Dies kann zu unwirtschaftlichen, unverhältnismäßigen und nicht fachgerechten Eingriffen in die Bausubstanz führen. Das ist aus ökonomischer, ökologischer und denkmalpflegerischer Sicht nicht vertretbar. Das Ziel der Arbeit war die Adaption der in Deutschland geltenden normativen Regeln für die Festigkeitssortierung von neuem Bauholz zur Anwendung in Bestandsbauten. Hauptaugenmerk lag auf der Kombination visueller und zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Deren zuverlässige Anwendung erfordert ein statistisch abgesichertes Auswertungsmodell. Dahin-gehend wurde eine ausführliche Literaturstudie zur Festigkeitssortierung von Bauholz, zur Bauzustandsbewertung von Bestandsbauten und der zerstörungsfreien/-armen Prüfung von Holz geführt. Darauf aufbauend erfolgten umfangreiche Materialversuche an Proben in Bauholzdimension zur Anwendbarkeit ausgewählter zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die auf dieser Grundlage entwickelte Festigkeitssortiermethode wurde in zusätzlichen Versuchen an altem Bauholz und in bestehenden Konstruktionen erprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass die visuelle Sortierung für die Erfassung der Holzqualität in-situ nicht zuverlässig genug ist. Gleiches gilt für eine alleinige Anwendung zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die Kombination beider Methoden mit Hilfe eines statistisch abgesicherten Auswertungsmodells führt zu einer wesentlich zuverlässigeren Abschätzung der Materialqualität. Die entwickelte Festigkeitssortiermethode ermöglicht darüber hinaus die Anpassung des Untersuchungsumfangs auf die jeweilige Konstruktion und deren spezifischen An-forderungen. Die Erprobung zeigt, dass Tragfähigkeitsreserven und -defizite zuverlässig er-mittelt werden können. In den durchgeführten Fallstudien an historischen Holzkonstruktionen ergaben sich Reserven von (17 … 67) % der Festigkeit sowie von (7 … 27) % der Steifigkeit. Gleichzeitig konnten einzelnen, auf Grundlage der visuellen Sortierung nicht als Bauholz verwendbare Bauteile einer Festigkeitsklasse nach EN 338 zugeordnet werden. Die Anwendung der entwickelten Methodik zur in-situ Festigkeitssortierung ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der aktuellen Praxis bei der Bewertung bestehender Holzkonstruktionen. Sie eröffnet die Möglichkeit, Instandsetzungsmaßnahmen substanzschonender und wirtschaftlicher zu planen.   N2 - This thesis is concerned with systematic investigations for the development of a method for strength grading of timber components in existing structures. The need for this arises from the requirement of the building authorities to apply the standards applicable to the erection of new buildings to the repair of existing structures. This also requires knowledge of the existing material quality. In practice, this is usually only estimated, as to date there are no specific standardised regulations for the assessment of timber components in existing structures. Load-bearing capacity reserves and deficits cannot be recognised in this way. This can lead to uneconomical, disproportionate and inappropriate interventions in the building fabric. This is unacceptable from an economic, ecological and conservation point of view. The aim of the thesis was to adapt the normative german regulations for the strength grading of new construction timber for the application in existing structures. The main focus was on the combination of visual and non-/semi-destructive test methods. Their reliable application requires a statistically validated evaluation model. To this end, a detailed literature study was conducted on the strength grading of structural timber, the assessment of the structural condition of existing buildings and the non-/semi-destructive testing of timber. Based on this, extensive material tests were carried out on samples in the dimension of construction timber to determine the applicability of selected non-/semi-destructive testing methods. The strength grading method developed on this basis was trialled in additional tests on old timber and in existing structures. The results show that visual grading is not reliable enough for determining wood quality in-situ. The same applies to the sole use of non-/semi-destructive testing methods. The combination of both methods with the help of a statistically analysed evaluation model leads to a much more reliable estimation of the material quality. The developed strength grading method also enables the scope of the test to be adapted to the respective construction and its specific requirements. The trial shows that load-bearing capacity reserves and deficits can be reliably determined. In the case studies carried out on historical timber constructions, reserves of (17 ... 67) % of the strength and (7 ... 27) % of the stiffness were found. At the same time, individual components that could not be used as construction timber on the basis of visual sorting could be assigned to a strength class in accordance with EN 338. The application of the developed methodology for in-situ strength grading is therefore a significant improvement on current practice in the assessment of existing timber structures. This opens up the possibility of planning redevelopment measures in a more substance-careful and economical way. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 22 KW - Festigkeitssortierung KW - Bestehende Holzkonstruktionen KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Strength grading KW - Existing timber structures KW - Non-destructive testing KW - Bauen im Bestand KW - Holzbau KW - Bauteil KW - Fedtigkeit KW - Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung KW - Visuelle Prüfung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66905 ER - TY - THES A1 - Shlychkova, Darita T1 - Lightweight structured steel members : properties and application T1 - Leichte strukturierte Tragwerkselemente aus Stahl : Eigenschaften und Anwendung N2 - This thesis is dedicated to the structured sheet metals topic. Structured sheet metals are semi-finished products with the honeycomb (cell) shape, made by cold forming of the flat sheets. They represent an innovative technology in the field of lightweight construction. In recent years, this technology has undergone dynamic development what gives to researchers possibilities to improve the level of knowledge about structured sheets metals properties and explore new application fields for them. The structuring improves basic properties, such as stiffness, compared to the flat sheet material. Due to these advantages, the use of structured sheet metals offers enormous innovation potential for efficient lightweight construction in many industrial sectors such as aerospace, rail transport technology, architectural products. Structured sheets have already been implementing in lighting technology, in the manufacture of household appliances and even in automotive industry. So that, the question arises if it possible to apply this kind of material successfully in other areas such as building industry. This work contains an overview of the lightweight constructions historical development and stiffening elements in the steel industry, also the creation process of structured sheet metals, manufacturing investigated specimens, further bending tests, numerical simulations, analysis and comparison of resulting data and possible further use of lightweight beams with structured sheet elements as a building construction. In this work beams compound of structured and flat plates are investigated. Steps of structured plates manufacturing process are described: hydroforming, point- and laser welding and bending. As a result, lightweight beams of two main shapes are manufactured: C- and square sectioned. There are four types of beams for each of the shapes are investigated. Every type has same geometrical dimensions, but thicknesses vary. The series of laboratory tests with created beams under load is made. Three- and four-points bending tests are chosen for that. This work also presents numerical analysis based on conducted experiments: buckling and global non-linear behavior of specimens by use of the software package ABAQUS/CAE are obtained. The behavior of the beams with structured and flat sheets under load is analyzed and the comparison of parameters such as load bearing capacity and stiffnesses is made. Finally, in addition to laboratory and simulations, parametric modelling is done. Also, based on parametric calculations, the proposal for calculation the beams stiffness for with higher thicknesses is given. It allows to predict the behavior of beams with structured sheets with different thicknesses without manufacturing and conducting the expensive and time-taking laboratory experiments. In conclusion, the recommendations for the simplifying of manufacturing process and for the improving of the beams stiffnesses are given. N2 - Diese Dissertation widmet sich dem Thema strukturierte Bleche. Strukturbleche sind Halbzeuge und haben eine Wabenform, die durch Kaltverformung der Flachbleche hergestellt werden. Sie stellen eine innovative Technologie im Bereich Leichtbau dar. In den letzten Jahren hat diese Technologie eine dynamische Entwicklung erfahren, was den Forschern Möglichkeiten gibt, den Wissensstand über die Eigenschaften von strukturierten Blechen zu verbessern und neue Anwendungsfelder für sie zu erforschen. Die Strukturierung verbessert grundlegenden Eigenschaften, wie beispielsweise die Steifigkeit, im Vergleich zum Flachmaterial. Aufgrund dieser Vorteile bietet der Einsatz den strukturierten Blechen in vielen Industriebereichen ein enormes Innovationspotenzial für eine effiziente Leichtbau. Strukturierte Bleche finden bereits Anwendung in der Beleuchtungstechnik, bei der Herstellung von Haushaltsgeräten und sogar in der Automobilindustrie. Daher stellt sich die Frage, ob es möglich wäre, diese Art von Material erfolgreich in anderen Bereichen, wie zum Beispiel in der Bauindustrie, einzusetzen. Diese Arbeit verschafft einen Überblick über der Entstehungsprozess strukturierter Bleche, die Herstellung der untersuchten Probekörpern, weiterführende Biegeversuche, numerische Simulationen, Analyse und Vergleich der resultierenden Daten, wie auch mögliche Weiterverwendung des Leichtbauträgers mit strukturierten Blechelementen im Hochbau. In dieser Arbeit werden Träger aus strukturierten und ebenen Blechen untersucht. Die Stufen des Herstellprozesses von strukturierten Blechen können wie folgt beschrieben werden: Hydroforming, Punkt- und Laserschweißen und Biegen. Jede untersuchte Form wurde in vier unterschiedlichen Varianten vorgefertigt. Jede Variante verfügt über die gleiche Geometrie und unterscheiden sich durch ihre Dicke. Biegeversuche werden an den erstellten Trägern unter Belastung durchgeführt. Die hierfür ausgewählten Methoden sind die Drei- und Vierpunkt-Biegeversuche. Diese Arbeit präsentiert auch die numerischen Analysen, die sich auf durchgeführten Untersuchungen basieren. Knicken und das nichtlineare Verhalten von Proben werden durch die Anwendung des Softwarepakets ABAQUS/CAE abgebildet. Das Verhalten der Träger mit strukturierten und ebenen Blechen wird unter Belastung analysiert. Anschließend wird der Vergleich von Tragfähigkeit und Steifigkeiten gezogen. Zusätzlich zu den Versuchen und Simulationen wurde eine parametrische Modellierung vorgenommen. Außerdem auf der Grundlage den parametrischen Berechnungen wird der Vorschlag zur Berechnung für die Träger mit größeren Dicken gegeben. Es ermöglicht die Vorhersage des Verhaltens von Trägern aus strukturierten Blechen, die über den unterschiedlichen Dicken verfügen, ohne die Herstellung und Durchführung von kostenintensiven und zeitaufwändigen Laboruntersuchungen. Abschließend werden Empfehlungen zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses und zur Verbesserung der Trägersteifigkeit gegeben. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 21 KW - Lightweight constructions KW - Sandwich members KW - Structured sheet metals KW - Leichtbau KW - Sandwichelemente KW - Strukturierte Bleche KW - Leichte Stahlträger KW - Träger KW - Blech KW - Strukturiertes Blech KW - Belastung KW - Tragverhalten KW - Steifigkeit Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-65311 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Shoushtarian Mofrad, Ashkan T1 - Evaluating bending and translational behavior of sandwich panels at ambient and elevated temperatures T1 - Bewertung des Biege- und Translationsverhaltens von Sandwichelementen bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen N2 - Steel cladding structures such as sandwich panels can replace bracing systems to provide further stability to individual structural members such as beams and columns. Previous researches studied the stabilizing effects of sandwich panels on the whole structure at ambient temperatures. It was shown that considerable savings could be achieved in the case of using steel cladding systems. In the STABFI (Steel Cladding Systems for Stabilisation of Steel Buildings in Fire) project, the primary objective was to study the stabilizing behavior of cladding systems in the fire. The current thesis is a part of the STABFI project focusing on the bending and translational stiffness of sandwich panels at ambient and elevated temperatures. The thesis consists of two separate parts, the bending and translational performance of sandwich panels at ambient and elevated temperatures. Sandwich panels are typically composites of two thin steel sheets and a core of higher thickness and lower density. They are valued for their excellent thermal properties. This research employs two different materials, including mineral wool (MW) and Polyisocyanurate (PIR), as a core. In the first part of the thesis, the bending tests carried out in Prague are described. The experimental results are presented in the first phase of this part. A finite element (FE) model is developed to validate simulations with experimental results, and then a comprehensive parametric study is carried out. During the parametric study, different factors such as panel thickness, width, span, the thickness of steel sheets, and the fire's influence on panels' mechanical behavior are investigated. Moreover, the analytical solutions obtained from Eurocodes (EN 14509, 2013) at ambient temperature are employed to predict the bending stiffness values. The analytical solutions are then developed to apply at elevated temperatures by incorporating the reduction factors into the equations. Eventually, the accuracy of suggested analytical equations is compared with numerical results. In the second part of the thesis, after presenting the translational tests which also conducted in Prague and validation of FE models, an extensive parametric study on the decisive factors such as the steel sheet thicknesses, screw diameters and temperature effects on the sandwich panel connections behavior is performed. The parametric study shows how each parameter affects the shear resistance and stiffness of sandwich panel connections. Furthermore, the deterioration of shear performance at elevated temperatures is evaluated. The analytical solutions achieved from the ECCS manual are used to estimate the shear stiffness and resistance of connections at ambient temperatures. At elevated temperatures, the equations are developed to anticipate the abovementioned values in the fire case. Finally, the safety and accuracy of proposed analytical solutions are assessed. N2 - Stahlverkleidungskonstruktionen wie Sandwichelemente können Aussteifungssysteme ersetzen, um einzelnen Bauteilen wie Trägern und Stützen zusätzliche Stabilität zu verleihen. Frühere Forschungen untersuchten die stabilisierende Wirkung von Sandwichelementen auf die gesamte Struktur bei Raumtemperaturen. Es wurde gezeigt, dass bei der Verwendung von Stahlverkleidungssystemen erhebliche Einsparungen erzielt werden können. Im Projekt STABFI (Steel Cladding Systems for Stabilisation of Steel Buildings in Fire) war das primäre Ziel die Untersuchung des stabilisierenden Verhaltens von Bekleidungssystemen im Brandfall. Die vorliegende Arbeit ist ein Teil des STABFI-Projekts und beschäftigt sich mit der Biege- und Translationssteifigkeit von Sandwichpaneelen bei Raum- und erhöhten Temperaturen. Die Arbeit besteht aus zwei separaten Teilen, dem Biege- und dem Translationsverhalten von Sandwichpaneelen bei Umgebungs- und erhöhter Temperatur. Im ersten Teil der Arbeit werden die in Prag durchgeführten Biegeversuche beschrieben. Die experimentellen Ergebnisse werden in der ersten Phase dieses Teils vorgestellt. Ein Finite-Elemente-Modell (FE) wird entwickelt, um die Simulationen mit den experimentellen Ergebnissen zu validieren, danach wird eine umfassende parametrische Studie durchgeführt. Während der parametrischen Studie werden verschiedene Faktoren wie Plattendicke, Breite, Spannweite, die Dicke der Stahlbleche und der Einfluss des Feuers auf das mechanische Verhalten der Platten untersucht. Außerdem werden die analytischen Lösungen aus den Eurocodes (EN 14509, 2013) bei Umgebungstemperatur verwendet, um die Biegesteifigkeitswerte vorherzusagen. Die analytischen Lösungen werden dann für die Anwendung bei erhöhten Temperaturen entwickelt, indem die Reduktionsfaktoren in die Gleichungen aufgenommen werden. Schließlich wird die Genauigkeit der vorgeschlagenen analytischen Gleichungen mit numerischen Ergebnissen verglichen. Im zweiten Teil der Arbeit wird nach der Vorstellung der ebenfalls in Prag Translationsversuche und der Validierung der FE-Modelle eine umfangreiche parametrische Studie zu den entscheidenden Faktoren wie den Stahlblechdicken, Schraubendurchmessern und Temperatureffekten auf das Verhalten der Sandwichelementverbindungen durchgeführt. Die parametrische Studie zeigt, wie sich die einzelnen Parameter auf die Scherfestigkeit und Steifigkeit von Sandwichelementverbindungen auswirken. Darüber hinaus wird die Verschlechterung des Scherverhaltens bei erhöhten Temperaturen bewertet. Die analytischen Lösungen aus dem ECCS-Handbuch werden verwendet, um die Schersteifigkeit und den Widerstand der Verbindungen bei Raumtemperaturen abzuschätzen. Bei erhöhten Temperaturen werden die Gleichungen entwickelt, um die oben genannten Werte für den Brandfall zu antizipieren. Abschließend werden die Sicherheit und Genauigkeit der vorgeschlagenen analytischen Lösungen bewertet. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 20 KW - Sandwich panels KW - Finite element method KW - Fire KW - Resistance KW - Stiffness KW - Sandwichelemente KW - Finite-Elemente-Modell KW - Feuer KW - Widerstand KW - Steifigkeit KW - Sandwichbauweise KW - Stahl KW - Finite-Elemente-Methode KW - Steifigkeit KW - Biegung KW - Thermische Belastung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59410 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Loebjinski, Maria T1 - Bewertung der Tragfähigkeit von Holzkonstruktionen beim Bauen im Bestand : ein Beitrag zur substanzschonenden Erhaltung von bestehenden Gebäuden T1 - Evaluation of the load-bearing capacity of existing timber structures : a contribution to a substance-careful preservation of existing buildings N2 - Die geltende Normung zur Konstruktion und Bemessung baulicher Anlagen fußt auf dem Prinzip der Grenzzustände. Normative Vorgaben und Empfehlungen befinden sich in stetiger Weiterentwicklung zur kontinuierlichen Verbesserung des europäischen Normungskonzepts unter Einbeziehung aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse und Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung. Während die Normung im Neubau den aktuellen Wissensstand gut widerspiegelt, bestehen für den Bestandsbau nur wenige Vorgaben zur Bestandsaufnahme, sowie zur Bewertung der Tragfähigkeit. In Ermangelung spezifischer normativer Regelungen finden die für den Neubau entwickelten Vorgaben auch im Bestandsbau Anwendung. Dies führt häufig zu unangemessenen, wenig substanzschonenden Maßnahmen, welche zudem, nicht zuletzt aus ökonomischen Gründen, die Attraktivität der Erhaltung bestehender Bausubstanz gegenüber dem Neubau senkt. Die Notwendigkeit einer fokussierten Weiterentwicklung der Normung auf die Bedürfnisse des Bestandsbaus wird deutlich. Aufgrund der besonderen Herausforderungen des Materials, des historischen Wertes gebauter Konstruktionen und seiner praktischen Relevanz und Aktualität spielt der Holzbau in diesem Zusammenhang eine besondere Rolle. In der Arbeit wird zur Konkretisierung der Forschungslücke zunächst der aktuelle Stand normativer Regelungen und normungsvorbereitender Arbeiten in Deutschland und ausgewählten europäischen Ländern dargelegt. Last- und Materialparameter werden zuverlässigkeitstheoretisch modelliert, wobei ein Schwerpunkt auf der Analyse der Methoden zur Verbesserung des Widerstandsmodells liegt. Folgend werden Studien zur Zuverlässigkeit von Holzbauteilen in ausgewählten, für historische Holzkonstruktionen typischen, Bemessungssituationen durchgeführt und die Ergebnisse in Bezug auf die geltenden normativen Festlegungen bewertet. Die Studien betreffen einachsige Beanspruchungen und Spannungskombinationen (Querschnittsversagen) aus ständigen Lasten, Nutz-, Schnee- und Windlasten. Einflussfaktoren auf die rechnerische Zuverlässigkeit werden mittels Sensitivitätsstudien analysiert und bewertet. Nach einer Abschätzung des impliziten Sicherheitsniveaus bei Anwendung normativer Regelungen im Holzbau werden Anpassungen der Zielzuverlässigkeit für Maßnahmen im Bestand diskutiert und Vorschläge für ein Instandsetzungs- und ein Reparaturlevel unterbreitet. Für diese werden für relevante Bemessungssituationen des historischen Holzbaus probabilistische Kalibrierungen zur Optimierung des Teilsicherheitsbeiwertes des Materialwiderstands durchgeführt. Ergebnisse vereinfachter Verfahren werden vergleichend dargestellt bewertet. Abschließend wird ein Anwendungskonzept zur stufenweisen Modifizierung des Teilsicherheitsbeiwertes des Materialwiderstands für die praktische Anwendung entwickelt, welches Aktualisierungsmöglichkeiten der Tragfähigkeitsbewertung für unterschiedliche Kenntnisstände im individuellen Projekt ermöglicht und an praktischen Beispielen präsentiert. N2 - Current codes for the design and evaluation of structures are based on the limit states format. Codes and standards are under continuous development to consider recent scientific findings and experience from practical application. While codes embracing the design of new structures rather well reflect current knowledge, only few recommendations concerning the assessment and evaluation of existing structures are available. Due to this lack of specific normative regulation, codes developed for the design of new structures are applied for the evaluation of existing ones as well. This often leads to inappropriate, less substance-careful technical measures that, not at least due to economic constraints, lower the attractivity of the preservation of existing structures compared to the erection of new ones. The need for a focused further development of codes and standards considering the specific needs when working with existing structures comes into sight. Due to special challenges coming with the natural grown material, the historic value of built structures and its practical relevance and actuality, existing timber structures play a central role in this context. Aiming for an ascertainment of the scientific gap, this research presents codes and pre-normative work in Germany and selected European countries in a first step. Load and material parameters are modelled from a reliability-based point of view; a focus is set on the analysis of methods for the improvement of the material model. In a next step, reliability analyses of timber elements in selected limit states relevant for historic timber structures are performed and evaluated within the context of current codified design rules. Studies are focussed on uniaxial stresses and stress combinations from permanent actions, live, snow and wind loads. Parameters influencing the calculated reliability are analysed and evaluated by sensitivity studies. Based on an evaluation of the implicit safety level calculated applying current normative design rules for timber structures, modifications of the target reliability for technical measures in existing structures are discussed and a proposal for a maintenance and a rehabilitation level is provided. For these levels and relevant limit states, probabilistic calibrations for an optimisation of the partial safety factor on the material side are performed. Results of simplified methods are considered as a comparison and results are discussed. Finally, a concept including the stepwise modification of the partial safety factor for structural timber intended for practical application is developed. Options to update the evaluation of the load-bearing capacity of a structure in an individual project depending on the knowledge level are shown and illustrated by practical examples. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 19 KW - Holzbau KW - Bestandsbau KW - Zuverlässigkeit KW - Normungskalibrierung KW - Timber structures KW - Existing structures KW - Reliability KW - Code calibration KW - Holzbau KW - Bausubstanz KW - Bestandserhaltung KW - Modernisierung KW - Normung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-55934 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 - Chwastek, Agnieszka T1 - Beitrag zur Entwicklung der Bemessungskonzepte für Dauerfestigkeitsberechnungen von Reparaturschweißungen auf Basis kleiner Konstruktionsdetails T1 - Contribution for supplementing the assessment concepts of fatigue strength calculations for small-scale construction details with repaired welds N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Dauerfestigkeit von Schweißverbindungen nach erfolgter Reparatur des vorhandenen Ermüdungsrisses. In den aktuellen Regelwerken (wie Eurocode bzw. International Institute of Welding) liegen bis heute keine normativen Bemessungskonzepte für sanierte Schweißverbindungen vor. Diesbezüglich werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die herkömmlichen Ermüdungsfestigkeitsnachweise (nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept) um die ermittelten FAT-Klassen für sanierte bzw. nachbehandelte Schweißverbindungen ergänzt. Die Analyse betrachtet ein typisches kleinmaßstäbliches Bauteilelement des Stahlbaus, d.h. das Konstruktionsdetail der Quersteife. Dabei handelt es sich um nicht „belastungstragende“ Kehlnähte, die eine bevorzugte Ausgangsstelle für Ermüdungsrisse an Nahtübergängen darstellen und daher stark ermüdungsfestigkeitsmindernd wirken. Die experimentellen Ermüdungsuntersuchungen in Form von klassischen Wöhlerversuchen verfügen über drei Gruppen von Versuchsprüfkörpern. Die Gruppe I bezieht sich auf fehlerfreie Schweißnähte, d.h. im Schweißzustand belassene Prüfkörper. Die Gruppe II betrifft die fehlerhaften Schweißnähte, die durch Ausschleifen der potenziellen Risse und Wiederschweißen saniert wurden. Bei der Gruppe III werden die Prüfkörper zusätzlich durch eine Schweißnahtnachbehandlungsmethode, d.h. mit höherfrequentem Hämmern bearbeitet. Neben den klassischen Ermüdungsversuchen werden die Kerbwirkungen in ermüdungskritischen Stellen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode analysiert. Somit können die FAT-Klassen nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept für Reparaturschweißungen ermittelt werden. Um die relevante Vergleichbarkeit der entsprechenden Schweißnahtzustände bzw. Effektivität solcher Reparaturmaßnahmen sicherzustellen wird zusätzlich eine ganze Serie von sog. Begleituntersuchungen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Temperatur-, Verzugs- und Härtemessungen, röntgenografische Eigenspannungsbestimmungen sowie metallographische Untersuchungen zur Bestimmung der Schmelzbadgeometrie bzw. des Nahtprofils. Vor allem wird im Rahmen dieser Arbeit ein Fokus auf die Eigenspannungsanalyse gelegt, um die tatsächliche Eigenspannungsverteilung in den entsprechenden Reparaturzuständen zu ermitteln und somit eine Basis für verbesserte Bemessungsmodelle von sanierten und nachbehandelten Schweißnähten zu erarbeiten. Bei den Gruppen I und II der Versuchsprüfkörper betrifft die Eigenspannungsanalyse ebenso die Schweißsimulation. N2 - This work deals with the analysis of the fatigue strength of welded joints after the repair of an existing fatigue crack. In the current regulations, such as Eurocode or the International Institute of Welding, there are still no standard fatigue design concepts for repaired welded joints. Therefore, this work supplements the conventional fatigue strength classes by the determined FAT classes, according to the nominal, structural and notch stress concept, for repaired or post-treated welded joints. The analysis investigates typical small-scale steel specimens of transverse attachments. Those elements have non-load-carrying fillet welds. Such weld seams cause local concentration of stresses at weld toes, which can lead to initiation of fatigue cracks and reduce the fatigue resistance of the whole construction detail. The experimental fatigue strength tests, based on classic Wöhler analysis, were divided into three groups of specimens. The group I refers to specimens with flawless welds, i.e. they were left in the as-welded state. The group II concerns the flawed welds renovated by grinding the existed crack at weld toe and re-welding. The specimens in the group III were additionally supplemented by post-weld treatment methods. Besides the fatigue strength tests the notch effects at the critical location were analyzed by means of the finite element method. Thus, according to the nominal, structural and notch stress concepts for repair welds the FAT classes can be determined. In order to assure the relevant comparability of the corresponding weld states and the effectiveness of such repair methods, a whole series of so-called accompanying examinations were carried out. The temperature, distortion and hardness measurements, x-ray residual stress determination as well as the metallographic examination were taken into account to determine the weld geometry and the seam profile. This work focuses specifically on the residual stress analysis in order to determine the actual residual stress distribution in the appropriate repair states and thus to develop a basis for the replenishment of fatigue design concepts for construction details with repaired and post-treated weld seams. The residual stress analysis of the test specimens in groups I and II also contains the welding simulation. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 17 KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Eigenspannung KW - Kerbwirkung KW - Nahtnachbehandlungsverfahren KW - Reparaturschweißung KW - Fatigue strength KW - Repair of welds KW - Residual stress KW - Notch factor KW - Post-weld treatment KW - Stahlbau KW - Dauerfestigkeit KW - Ermüdungsriss KW - Bemessung KW - Schweißverbindung KW - Reparaturschweißen Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51608 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Schwar, Andreas T1 - Physiko-mechanische Untersuchungen des Schadensmechanismus bei Dachstuhlhölzern durch spezifische Holzschutz- und Holzflammschutzmittel N2 - Das überdosierte und mehrmalige Auftragen von spezifischen Holzschutz- und Holzflammschutzmitteln führt im Zusammenwirken mit entsprechenden Umgebungsbedingungen langfristig zu einer oberflächennahen Korrosion des Holzes mit dem speziellen Schadensbild der „Mazeration“. Es wurden die Randbedingungen für das Zustandekommen der „Mazeration“ für einige typische vorliegende Ionenkombinationen aus Holzschutz- und Holzflammschutzmitteln sowie der sich daraus entwickelnde Schadensmechanismus abgeklärt. Weiterhin wurde der Einfluss der Schädigung auf die Bauteilsicherheit (Querschnittsminderung, Festigkeit des Restquerschnittes, Tragfähigkeit von Verbindungsmitteln und Anschlüssen) behandelt. Erörtert wurden verschiedene Sanierungsstrategien, für zwei betroffene Dachstühle wurden aufgrund der gegebenen Situation Sanierungsvorschläge unterbreitet. N2 - Overdosed and repeated application of certain wood preservative and flame retardant in conjunction with specific environmental conditions causes in the long term surface corrosion on wood with the specific type of damage “maceration”. The conditions starting “maceration” and the subsequent damage mechanisms were clarified for some typical ion combinations of wood preservatives and flame retardant. Furthermore, the effect on the building safety (loss of cross section, strength of cross section, load carrying capacity of joints) were evaluated. Different strategies of reconstruction were discussed. For two roof framings effected proposals for reconstruction based on the existing situation were submitted. KW - Dachstuhl KW - Holz KW - Holzschutzmittel KW - Flammschutzmittel KW - Holzschaden KW - Schadensmechanik KW - Holz KW - Holzbau KW - Holzschutz KW - Sanierung KW - Flammschutzmittel Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000510 ER - TY - THES A1 - Schwarzlos, Anja T1 - Erweiterung der Komponentenmethode nach EC 3-1.8 um die Interaktion der Schnittgröen Biegemoment und Normalkraft T1 - Extension of the components method according to EC 3-1.8 by interaction of bending moment and axial force N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung der Bemessungsregeln zu Verbindungen in Rahmensystemen auf der Grundlage der Komponentenmethode des Eurocode 3, Teil 1.8. Es wird das Komponentenmodell vorgestellt, vorhandene Interaktionsregeln erläutert und hinsichtlich ihrer Anwendungsgrenzen bewertet. Das Interaktionsverhalten von einzelnen maßgebenden Komponenten von Verbindungen sowie komplexen Verbindungen bei Beanspruchung durch Biegemoment und Normalkraft wird zusätzlich mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode im Vorfeld des Bemessungsvorschlages untersucht. Der Erweiterungsvorschlag innerhalb dieser Arbeit umfasst für symmetrische Verbindungen die Berechnung der Normalkrafttragfähigkeit bei alleiniger Zug- und Druckbeanspruchung sowie die Berechnung der Interaktionskurve bei Beanspruchung der Verbindung durch Biegung und Normalkraft. Bei der Normalkraftbeanspruchung handelt es sich dabei um die Normalkrafteintragung in die Verbindung über den Trägerquerschnitt. Die Bemessungsregeln basieren auf gültigen mechanischen Modellen und Annahmen und können ohne weitere Hilfsmittel angewendet werden. N2 - The thesis deals with an extension of design rules for joints in frame systems based on the components method of Eurocode 3, chapter 1.8 . Following a detailed introduction to the model of components, existing rules of interaction are explained on and evaluated with regard to limits of their application. Additionally, the interactive behaviour of individual important components of joints and of complex joints is analysed for combined loading with bending moment and additional axial force. This is done with the help of the finite-element-method. The present proposal for the extension of the component model for symmetrical joints comprises the calculation of axial force resistance with single tension and compression axial force loading as well as the calculation of interaction with combined bending moment and axial force loading. Axial forces are applied by the beam cross section. KW - Rahmentragwerk KW - Träger KW - Schraubenverbindung KW - Biegemoment KW - Normalkraft KW - Eurocode 3 KW - Stütze KW - Interaktion KW - Nachgiebige Verbindungen KW - Biegemoment KW - Normalkraft Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000688 ER - TY - THES A1 - Moradi Eshkafti, Milad T1 - Influence of various welding sequence schemes on the load bearing capacity of square hollow section T-joint T1 - Einfluss der Schweißfolge auf Eigenspannungen und auf die Tragfähigkeit von T-Knoten aus Hohlprofilen N2 - From modelling point of view, it will be very useful if the parameters of interest which contribute to the residual stresses and distortions in various types of welded joint and structure application can be simulated numerically so that welding performance with respect to the various aspects could be assessed and evaluated in an efficient manner. The present study focuses on numerical simulation of welding sequence effects on temperature distribution, residual stresses and distortions and load bearing capacity of a T-joint made by square hollow sections. The aim of this work is to investigate the influence of various welding sequence patterns and welding imperfections on the load bearing capacity of a S355 steel square hollow section (SHS) T-Joint. Two different FE-based programs are used to simulate the welding process: the ABAQUS Welding Interface (AWI) and SYSWELD v2014. The type of welding process used is metal active gas (MAG) welding. A fillet weld with a throat thickness of 5mm is performed. Temperature distribution has been measured at different distance with respect to the weld bead for better validation of results from the simulation. Due to the geometrical characteristics of this type of joint, a compressive test is performed. A displacement with a magnitude of -110 mm is applied on the upper surface of the vertical member (brace). The displacement of several points while the loading process has been measured by inductive displacement transducers. Total number of six specimens were tested. Three joints were welded the same for checking the test set-up (statically checks). The ratio of the width of the branch member to the chord member β=0.5 was kept the same for all specimens. So, the influence of welding schemes could be investigated clearer. The failure and the joint behaviour under loading condition are analysed. For better evaluation of results apart from the main cases, two extra numerical simulations are performed which help making a sufficient conclusion. The results for stresses in the x, y and z directions, after and before loading, are plotted and discussed. Furthermore it has been clearly explained if lower magnitude of residual stresses could lead to a positive gain in strength or not. The differences and influencing parameters on the load bearing capacity are identified. Additionally, some recommendations for AWI users are given. Stress concentration and how the number of start and end points could influence the overall behaviour of the joints are recognized. N2 - Von der Modellierung her ist es nötig, die beitragenden Parameter der verbleibenden Spannungen und Verzerrungen in verschiedenen Schweißverbindungen und deren Strukturen so numerisch zu simulieren, dass die Schweißleistung in einer effizenten Vorgehensweise bewertet wird. Die vorgelegte Studie konzentriert sich auf die numerischen Folgen des Schweißens infolge Temperaturverteilung, Eigenspannungen, Verzüge und Tragfähigkeit an T-Knoten, die aus quadratischen Hohlprofilen bestehen. Ziel dieser Arbeit ist, die Konsequenzen verschiedener Schweiß-Verfahrensmuster auf Tragfähigkeit von Hohlprofilen (SHS) an T-Knoten aus S355 zu untersuchen. Die Schweißsimulation erfolgte mit zwei Programmen: the ABAQUS Welding Interface (AWI) und SYSWELD v2014. Als Schweißtechnik wurde das metal active gas (MAG-Verfahren) verwendet, wobei die Kehlnahtdicke 5mm beträgt. Für eine bessere Validierung der Ergebnisse wurde die Temperaturverteilung in unterschiedlichen Abständen, vom der Schmelzbad, gemessen. Aufgrund der geometrischen Abmessungen dieses Knotens wurde zuletzt ein Druckversuch durchgeführt. Auf den vertikalen Stab (Pfosten) wurde eine Imperfektionen (Verzug) von -110mm aufgebracht. Die Verformung während dem Belastungsprozess wurde dabei von Wegaufnehmer gemessen. Es wurden insgesamt sechs Knoten getestet. Drei Knoten wurden in gleicher Weise geschweißt, um den Aufbau zu überprüfen (statische Prüfung). Das Verhältnis der Dicken von Strebe und Gurt wurden für alle Knoten mit β=0.5 angenommen. Auf diese Weise konnte der Einfluss des Schweißens klarer untersucht werden. Unter der Belastung wurde das Knotenverhalten analysiert. Für eine bessere Bewertung der Ergebnisse wurden zwei Extrasimulationen durchgeführt, um eine effektivere Zusammenfassung zu gewährleisten. Die Ergebnisse für die Spannungen in X, Y und Z Richtungen wurden, vor und nach dem Druckversuch, analysiert und verglichen. Außerdem wurde unteruscht, ob sich geringere Eigenspannungen positiv auf die Tragfähigkeit [Widerstand] des Knotens auswirken. Zudem wurden die unterschiedlichen Parameter, welche Auswirkungen auf die Tragfähigkeiten haben, gekennzeichnet. Zusätzlich wurden Vorschläge für AWI-Nutzer gemacht. Zum Schluss wurde angegeben, inwieweit die Spannungskonzentration und die Anzahl der Anfangs- und Endpunkte das allgemeine Verhalten der Knoten beeinflussen. KW - T-joint KW - ABAQUS AWI KW - SYSWELD KW - MAG welding KW - SHS KW - T-Knoten KW - ABAQUS AWI KW - SYSWELD KW - MAG-Schweißen KW - SHS KW - Hohlprofil KW - Knoten KW - MAG-Schweißen KW - Tragfähigkeit KW - Kehlnaht Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44217 ER -