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 - 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 - 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 - Horváth, László T1 - Experimentelle Untersuchungen der im Stahlbau typischen Bauelemente mit Thermovision N2 - Die thermoelastische Spannungsanalyse hat in den letzten 20 Jahren erhebliche Verbreitung im Bereich der zerstörungsfreien experimentellen Methoden gefunden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Anwendbarkeit des Infrarotmessverfahrens mit Hilfe einer konventionellen Thermokamera zur Beurteilung und Überwachung des Tragverhaltens von typischen Konstruktionsteile im Stahlbau untersucht. Am Anfang werden in kurzen Worten die Grundlagen der thermoelastischen Spannungsanalyse zusammengefasst, die Vor- und Nachteile geschildert. Ein Messverfahren wurde entwickelt, das mit dem am Lehrstuhl für Stahlbau der BTU Cottbus vorhandenen AGEMA System experimentelle Untersuchungen für die thermoelastische Spannungsanalyse ermöglicht. Das Messverfahren wird detailliert beschrieben und die einzelnen Vorgehensschritte erläutert. Durch diese Experimente wurde das Messverfahren bestätigt. Im ersten Schritt sind drei ausgewählte Bauteile (gelochter Zugstab, ausgeklinkter Träger und Blechträger mit sehr schlankem Steg) mit besonderen Rissgefährdung untersucht worden. Im zweiten Schritt wurde das Verfahren bei der Analyse eines komplizierten Konstruktionsdetails eingesetzt. Die Ergebnisse aus Thermovision wurden mit herkömmlichen DMS-Messungen und FEM-Berechnungen verglichen. Anschließend werden die Erfahrungen zusammengefasst und bewertet, und Vorschläge zur Verbesserung und Weiterentwicklung gegeben. N2 - Thermoelastic stress analysis (TSA) is one of the non-destructive experimental methods that have become available as common practice in the past twenty years. This work examines the applicability of the infra-red measurement methods to the assessment of behaviour and structural state of elements typical in today's steel construction. First, a brief summary is provided about the basic principles, advantages and disadvantages of TSA. Second, a measurement method based on the TSA approach is elaborated, using the Agema 900 Thermovision System available at the Department of Steel Structures of BTU Cottbus. The measurement method is presented in detail, with explanations to each of the steps involved. Third, the measurement method is justified on the basis of experiments. In the first stage, three selected structural elements (plate with a hole; necked girder; plated girder with a thin web plate) are examined, all of them highly sensitive to the presence of cracks. In the second stage, the measurement method is applied to a more sophisticated structural joint. The TSA results are compared to results based on traditional stress gauges and Finite Element Analysis. Finally, conclusions are presented including main observations, evaluation of the methods of measurement, and suggestions for possible future enhancement. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 2 KW - Stahlkonstruktion KW - Thermoelektrische Messung KW - Bewertung KW - Tragverhalten KW - Zerstörungsfreie Materialprüfung KW - Thermovision KW - Thermoelastische Spannungsanalyse KW - Stahlbau Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000383 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 - 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 - 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 - Ciupack, Yvonne T1 - Untersuchungen zur Bedeutung und Anwendung der Zuverlässigkeitstheorie im Bauwesen am Beispiel von Stahlklebverbindungen T1 - Investigations on the significance and application of reliability methods in civil engineering exemplified by bonded steel joints N2 - Der nationale und internationale Wettbewerbsdruck in der Baubranche mündet in immer komplexeren Strukturen, ressourceneffizienten Bemessungsprinzipien sowie innovativen Produkt- und Konstruktionsideen. Die Aufgabe von Ingenieuren ist es, diese Weiterentwicklungen für die Gesellschaft nutzbar zu machen und dabei ein gefordertes Sicherheitsniveau zu gewährleisten. Um Neuschöpfungen, seien sie konstruktiver oder analytischer Art, der Gesellschaft zugänglich zu machen, ist unter Umständen eine Erweiterung des Sicherheitsbegriffs notwendig. Denn über den Wirkungshorizont des Bauingenieurs hinaus ist das Begriffsfeld in allen Funktionszusammenhängen bedeutsam und nicht selten Entscheidungsträger für die Verwirklichung von Konstruktionen. An dieser Problemstellung setzt die Arbeit an. Übliche zuverlässigkeitstheoretische Verfahrensweisen werden für komplexe analytische Modelle angewandt. Untersuchungsobjekte sind dabei zwei Anwendungsbeispiele aus dem Stahlfassadenbau, bei denen erstmals geklebte Lösungen zum Einsatz kommen. In eigenen Untersuchungen wird die Tragfähigkeit der Konstruktionen unter Nutzung von experimentellen Erhebungen charakterisiert. Desweiteren werden die Anwendungsgrenzen und stochastischen Fragestellungen der typischen Methoden der Zuverlässigkeitstheorie im Bauwesen diskutiert. N2 - The national and international competitive constraint in the construction industry is leading to more complex structures, resource-efficient design principles as well as innovative products and designs. The task of engineers is to make these further developments usable for society and to ensure a required safety level. In order to make new creations, of a constructive or analytical nature, accessible to society, an extension of the concept of reliability may be necessary. In addition to the scope of the civil engineering, the conceptual field is significant in all functional contexts and often a decision-maker for the realization of constructions. The work starts with this problem. Usual methods of reliability theory are applied to complex analytical models. Investigation objects are two application examples of steel façade construction, where bonded solutions are used. In own investigations the load-bearing capacity of the structures is characterized by the use of experimental results. Furthermore, the application limits and questions of the typical methods of reliability theory in civil engineering are discussed. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 12 KW - Stahlbau KW - Klebtechnologie KW - Zuverlässigkeit KW - Steel Construction KW - Bonding Technology KW - Reliability Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40779 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Launert, Benjamin T1 - Untersuchungen an geschweißten I-Trägern aus normal- und hochfestem Baustahl: Beitrag zur Erweiterung der Tragfähigkeitsnachweise durch Einsatz der Schweißsimulation T1 - Investigations on welded I-beams of normal and high-strength structural steel: Extension of capacity design concepts by implementing welding simulation solutions N2 - Im Stahlbau werden häufig Schweißträger eingesetzt. Als Profilform ist die des I-Trägers am weitesten verbreitet. Die Fertigung dieser Querschnitte erfolgt heute überwiegend vollmechanisiert im Werk durch z.B. Metall-Aktivgas-Schweißen. Dabei bewirkt der Schweißvorgang stets auch Eigenspannungen und Verformungen im Bauteil. Diese sogenannten Schweißimperfektionen zusammen mit weiteren Fertigungstoleranzen überlagern sich im Bauteileinsatz mit Lastspannungen und bewirken dadurch eine Absenkung der Tragfähigkeit. Die Erfassung dieser Einflüsse kann direkt im Rahmen einer vollständig nichtlineareren, sogenannten GMNIA-Berechnung erfolgen. Diesbezüglich sind besonders mit der Annahme der Eigenspannungen in Trägern aktuell noch große Unsicherheiten verbunden. Zur direkten Berücksichtigung von Eigenspannungen kann auf verschiedene vereinfachte Eigenspannungsmodelle aus der Literatur zurückgegriffen werden. Diese basieren größtenteils auf rein geometrischen Festlegungen ohne Berücksichtigung von Fertigungsrandbedingungen oder der Stahlgüte. Nichtsdestotrotz haben sich diese einfachen Modelle, auch mangels des Fehlens aktuellerer Forschungsergebnisse, für numerische Berechnungen im Stahlbau bis zuletzt durchgesetzt. Des Weiteren bestehen heute Möglichkeiten, eine numerische Schweißstruktursimulation zur Ermittlung der Eigenspannungen in Schweißträgern durchzuführen. Auch die vereinfachten Schweißsimulationsmodelle zur Berechnung großer Bauteile haben sich in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt. Im Stahlbau erfolgten bisher jedoch kaum Anwendungen dieser Methoden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt deshalb in der Untersuchung von Methoden der Schweißsimulation im Hinblick auf eine Anwendung an Schweißträgern und hier im Speziellen an geschweißten I-Trägern. Im Ergebnis sollte ein numerisch-basierter, einfacher Ansatzes zur direkten Abbildung des Schweißeinflusses in Tragfähigkeitsberechnungen bereitgestellt werden. Mit einem solchen vereinfachten Schweißsimulationsmodell können zudem neben den Schweißeigenspannungen auch die Schweißverformungen berechnet werden. Der Einfluss des Fertigungsprozesses kann dadurch viel genauer in die Bemessung einbezogen werden. Ausgangspunkt der Untersuchungen bildeten Eigenspannungsmessungen an konventionell geschweißten I-Trägern aus normal- und hochfesten Baustählen. Anschließend wurden diese durch numerische Schweißstruktursimulationen ergänzt. Danach erfolgte darauf aufbauend die Ableitung eines vereinfachten, numerischen Berechnungsmodells zur weiteren Berücksichtigung von Eigenspannungen in nichtlinearen Tragfähigkeitsmodellen. Abschließend wurden vergleichende numerische Tragfähigkeitsanalysen durchgeführt und daraus Empfehlungen für eine bessere Erfassung des Schweiß- und Materialeinflusses in der Tragfähigkeitsberechnung abgeleitet. N2 - In steel construction, welded beams are often used. As a profile shape, the I-section is most common. Their manufacture is typically done under workshop conditions by means of, e.g., fully mechanized metal active gas welding. The welding process always causes residual stresses and deformations in the component. In use, these so-called weld imperfections superimpose with loading stresses and other manufacturing tolerances, thereby causing a reduction of the ultimate load capacity. The consideration of such influencing parameters can be realized directly in scope of a fully nonlinear, so-called GMNIA-analysis. In this context, however, major uncertainties are still associated with the assumptions on residual stresses in welded beams. For a direct consideration of residual stresses, different simplified residual stress models from the literature are available. For the most part, these models are based on purely geometric specifications without consideration of the manufacturing conditions or the steel grade. Nevertheless, in the absence of recent research, these simple models have maintained for numerical calculations in steel construction until today. Moreover, it is nowadays possible to determine the residual stresses in welded beams numerically by means of a structural welding simulation. In this context, also simplified welding simulation models for the calculation of larger components have been steadily improved in recent years. In steel construction, however, hardly any application of such methods has been made so far. A particular focus of this work is therefore in the investigation of welding simulation methods with regard to their application on welded beams and particularly welded I-beams. The aim was thus to provide a numerically based, simple approach for the direct implementation of welding influences in load calculations. With such a simplified welding simulation model, in addition to the welding residual stresses, the weld deformations can also be calculated. Accordingly, the influence of the manufacturing process can be much more realistically included in the design. Starting point of the investigations were residual stress measurement on conventionally welded I-beams made of normal and high-strength structural steels. Subsequently, numerical structural welding simulations supplemented these. Thereupon, the development of a simplified numerical calculation model for the further consideration of residual stresses in nonlinear load capacity models took place. Finally, comparative numerical load capacity analyses were carried out to provide recommendations for a better determination of welding and material influences in these calculations. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 16 KW - Vereinfachtes Modell KW - Numerische Schweißsimulation KW - Doppel-T-Träger KW - Baustahl KW - Schweißspannung KW - Numerisches Modell KW - Eigenspannungen KW - Geschweißter I-Träger KW - Simplified model KW - Numerical welding simulation KW - Residual stresses KW - Welded I-girder KW - GMNIA Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48825 SN - 1611-5023 ER -