Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

Forschungsbericht: Grenz-(b/t)-Verhältnisse in Abhängigkeit der Belastung unter besonderer Berücksichtigung von Imperfektionen. Schlussbericht

Grenz-(b/t)-Verhältnisse in Abhängigkeit der Belastung unter besonderer Berücksichtigung von Imperfektionen. Schlussbericht

Bauforschung, Band T 2952
A. Rusch
TU Berlin, Institut für Baukonstruktionen und Festigkeit, Fachgebiet Stahlbau
2000, 68 S., Abb.,Tab.,Lit.
Fraunhofer IRB Verlag

PDF-Datei als Download

Kurzbericht [PDF] deutsche Version
Short Version [PDF] englische Version

Inhalt

Nach Expertendiskussionen erfolgten eingehende Untersuchungen zum Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten beulgefährdeter, unversteifter Stahlbauteile, die von Normalspannungen beansprucht werden. Bei den numerischen Berechnungen der drei- und vierseitig gelagerten Querschnittselemente berücksichtigte man neben geometrischen Imperfektionen zum Teil auch Eigenspannungen. Es zeigte sich, dass die Randbedingungen der unbelasteten Längsränder einen wesentlichen Einfluss auf die Traglast haben können. Im Bereich mittlerer und großer bezogener Schlankheitsgrade für das Plattenbeulen steigert ein Geradebleiben der Längsränder in signifikanter Weise die Traglast. Bei realen Konstruktionen, beispielsweise die des Brückenbaus, liegt die übliche rechnerische Annahme einer freien Verschieblichkeit weit auf der sicheren Seite. Die Beulfeldlänge ist für die Traglast nur von untergeordneter Bedeutung, sofern der maximale Stich der Vorverformung gleich angenommen wird und beim Beulwert unabhängig von der Länge keine Zwischenmaxima angesetzt werden.

Die Tragfähigkeit beulgefährdeter Querschnitte lässt sich mit den Beulkurven von DIN 18800 und Eurocode 3 ermitteln. Diese Kurven bezeichnen auch den Grenzfall, ab dem ein örtliches Beulen rechnerisch nicht mehr zu berücksichtigen ist. Dabei sind die Grenzwerte für das Verfahren Elastisch-Plastisch wesentlich. Sie sind einzuhalten, um die vereinfachten Stabilitätsnachweise gemäß DIN 18800-2 führen zu dürfen.

Neben dem Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten beulgefährdeter Stahlblech-Querschnitte untersucht der Bericht die gegenwärtigen Festlegungen zu den Grenzwerten grenz (b/t) für das Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch. Es werden numerische Rechnungen interpretiert, deren Ergebnisse mit Versuchen überprüft wurden. Danach befriedigen die normativen Regelungen nicht vollends. Die Unzulänglichkeiten sind aber nicht so gravierend, dass die derzeitigen, bewährten Grenzwerte verschärft werden müssten. Die Grenzwerte grenz (b/t) von DIN 18800-1 und Eurocode 3 kann man beim Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch weiterhin verwenden.

Inhaltsverzeichnis

1 ALLGEMEINES 1
2 WIRKSAME BREITEN 3
2.1 Wirksame Breiten für das Verfahren Elastisch-Elastisch 3
2.2 Wirksame Breiten für das Verfahren Elastisch-Plastisch 5
3 EINFLUß VON IMPERFEKTIONEN 9
3.1 Imperfektionsempfindlichkeit 9
3.2 Arten von Imperfektionen 12
3.3 Unabhängigkeit der Traglast von der Berechnungsmethode 13
4 NUMERISCHE BERECHNUNGEN ZUM EINFLUß VON JMPERFEKTIONEN 15
4.1 Allgemeines 15
4.2 Randbedingungen 15
4.3 Variation des Seitenverhältnisses 17
4.4 Übereinstimmung mit empirischen Daten 19
4.5 Bewertung 22
5 BEULGEFÄHRDEU GESAMTPROFILE 23
6 GRENZWERTE (B/T) FÜR DAS VERFAHREN ELASTISCH-PLASTISCH 25
7 PLASTISCHE QUERSCHNITTSRESERVE 27
7.1 Allgemeines 27
7.2 Gesamtquerschnitte 27
7.3 Erforderliche Dehnungen 28
8 UNTERSUCHUNGEN ZU DEN GRENZWERTEN (BIT) 31
8.1 Allgemeines 31
8.2 Vierseitig gelagert, Ψ_ε = 1,0 32
8.3 Dreiseitig gelagert, Ψ_ε = 1,0 37
8.4 Vierseitig gelagert, Ψ_ε -1,0 38
8.5 Dreiseitig gelagert, Ψ_ε = 0,0 39
8.6 Experimentelle Überprüfung 41
8.7 Bewertung 44
9 ZUSANMENFASSUNG 45
9.1 Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten beulgefährdeter Querschnittselemente 45
9.2 Grenz (b/t)-Verhältnisse für das Verfahren Elastisch-Plastisch 46
10 DANKSAGUNG 47
11 LITERATUR 49
Anhang A Exemplarisches Versuchsprotokoll Al - A6

Publikationslisten zum Thema:
Imperfektion, Beulen, Beulkurve, Platte, Lagerung, Berechnung, Bemessung, Beulgefährdung, Grenzwert, Versuch, Experiment, Stahlbau,

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

nach oben

Forschungsberichte

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

U. Schulz, T. Ummenhofer
Spannungs- und Stabilitätsverhalten von punktförmig gestützten Schalentragwerken. Schlussbericht
Bauforschung, Band T 2947
2001, 219 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

Es wird auf die komplexe Problematik punktgestützter Zylinderschalen eingegangen und zunächst über umfangreiche experimentelle Untersuchungen berichtet. Bei der dabei verwendeten neuartigen Versuchstechnik wurden zur Erzielung einer zwängungsfreien Lagerung und zur Vermeidung von Aufstandsimperfektionen die endringversteiften Schalen am kontinuierlich belasteten Rand auf einen wassergefüllten Hochdruckschlauch aufgelegt und zwecks statischer Eindeutigkeit an drei äquidistanten Stellen des freien Randes belastet. Neben der Ermittlung eindeutiger Versuchsdaten war es weiterhin das Ziel, das von Knoedel und Ummenhofer vorgeschlagene Lastausbreitungswinkel-Verfahren zu verifizieren. Es galt, realistische Angaben über den Ort der einfallenden Beulen, die fiktiven Lastausbreitungswinkel und die Beulspannung in Abhängigkeit von Schalenschlankheit, Eindringsteifigkeit und Lasteinleibungsbreite zu machen. Mit Kenntnis dieser Daten und einem experimentell gefundenen Korrekturfaktor ist es möglich, den Stabilitätsnachweis der punktgestützten Schale unter Heranziehung des in DIN 18800-4 beschriebenen Nachweisverfahrens zu führen.

Beulsicherheit schalenartiger Stahlkonstruktionen aus austenitischen Stählen bei erhöhten Temperaturen am Beispiel axial gedrückter Kreiszylinderschalen. Schlussbericht

Herbert Schmidt, Kirsi T. Hautala
Beulsicherheit schalenartiger Stahlkonstruktionen aus austenitischen Stählen bei erhöhten Temperaturen am Beispiel axial gedrückter Kreiszylinderschalen. Schlussbericht
Bauforschung, Band T 2929
2000, 106 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

Bauteile aus austenitischen Stählen sind bei vielen Anwendungen beulgefährdet. Einschlägige Regelwerke für den Beulsicherheitsnachweis von Schalenbauten aus Baustahl (z.B. DIN 18800-4 oder ENV 1993-1-6) sind wegen der ausgeprägt nichtlinearen Spannungsdehnungslinie austenitischer Stähle, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, nicht direkt anwendbar. Um verlässliche Vorschläge für die notwendige Modifizierung des Konzeptes für den Beulsicherheitsnachweis erarbeiten zu können, wurden umfangreiche numerische und experimentelle Untersuchungen an axialgedrückten Kreiszylindern bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen umfassten 37 Beulversuche sowie ein systematisches begleitendes Werkstoff-Prüfprogramm. Versuchsparameter waren (1) die Stahlsorte (1.4301, 1.4404, 1.4571), (2) die Schalenschlankheit (r/t = 50, 150, 400) und (3) die Versuchstemperatur (T = 20 Grad C, 100 Grad C, 250 Grad C, 400 Grad C). In Präzisions-Zug- und -Druckversuchen an Dünnblechproben wurden komplette Spannungslinien aufgenommen. Durch Vergleich mit den Versuchsbeullasten wird gezeigt, dass eine direkte Anwendung der vorgenannten Schalenbeul-Normen, die keine spezifischen Angaben für nichtrostende Stähle enthalten, zu unsicheren Bemessungsergebnissen führt. Die numerischen Untersuchungen umfassten ca. 6000 geometrisch und werkstofflich nichtlineare Finite-Elemente-Beulanalysen an ersatzimperfekten Zylinderschalen. Das Werkstoffverhalten wurde dabei nach Ramberg/Osgood modelliert. Das gesamte numerische Modell wurde durch Vergleichsberechnungen zu den Beulversuchen verifiziert. Aus den numerisch ermittelten Beullasten wurde der stabilitätsmindernde Einfluss der nichtlinearen Spannungsdehnungslinie - im Vergleich zu einer idealisierten elastisch-plastischen Spannungsdehnungslinie mit identischen Werten für den E-Modul und die Streckgrenze - als Quotient entnommen. Dieser Quotient wird für die praktische Bemessung als "Edelstahl-Beulreduktionsfaktor" vorgeschlagen, mit dem die Bemessungsbeu

A. Rusch
Grenz-(b/t)-Verhältnisse in Abhängigkeit der Belastung unter besonderer Berücksichtigung von Imperfektionen. Schlussbericht
Bauforschung, Band T 2952
2000, 68 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

Die Beulkurven, die derzeitig in DIN 18 800 und Eurocode 3 festgelegt sind, bestimmen die Tragfähigkeit von beulgefährdeten Querschnitten (Querschnittsklasse 4). Aus den Beulkurven ergibt sich gleichzeitig der Grenzfall, ab dem ein örtliches Beulen nicht mehr rechnerisch zu berücksichtigen ist. Den Grenzwerten für das Verfahren Elastisch-Plastisch (bzw. Querschnittsklasse 2) ist dabei besonderes Augenmerk zu widmen, da diese einzuhalten sind, um die vereinfachten Stabilitätsnachweise nach DIN 18 800-2 führen zu dürfen. Die derzeit in den maßgebenden Regelwerken vorgesehenen Beulkurven können auf der unsicheren Seite liegen, sofern geometrische Imperfektionen in Anlehnung an die in DIN 18 800-3 festgelegten Höchstwerte der unvermeidbaren Herstellungsungenauigkeiten angesetzt werden. Eigene Untersuchungen, bei denen auch Eigenspannungen berücksichtigt wurden, zeigten einen Widerspruch zwischen numerisch ermittelten Traglasten und empirischen Erfahrungswerten. Dieser konnte nur dadurch aufgelöst werden, daß statt schlimmstmögliche, nur anregende Imperfektionen in Ansatz gebracht wurden. Eine Verschärfung der in den Normen verwendeten Beulkurven wird dann nicht als notwendig erachtet. Bezüglich der Grenz-(b/t)-Verhältnisse werden z.T. deutlich strengere Grenzwerte gefordert, weil sich für auf die derzeitigen (b/t)-Verhältnisse optimierten Querschnitte zu hohe Traglasten ergeben würden. Numerische Rechnungen zeigen zwar gewisse Unzulänglichkeiten der derzeitigen Regelungen auf, geben jedoch nicht genügend Anlass, die derzeitigen Grenzwerte zu verschärfen.

Vergleichende Betrachtungen europäischer Bauproduktennormen mit nationalen Bestimmungen - Beulnachweise bei Beplankungen von Tafelelementen und bei Verbundträgern mit Plattenstegen

Hans Joachim Blaß, Volker Krämer
Vergleichende Betrachtungen europäischer Bauproduktennormen mit nationalen Bestimmungen - Beulnachweise bei Beplankungen von Tafelelementen und bei Verbundträgern mit Plattenstegen
Bauforschung, Band T 2776
1997, 14 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

Die genaueren Beulnachweise nach Eurocode 5 liefern geringere b/d-Werte als die angegebenen Näherungswerte. Um günstigere Ergebnisse bei dem genaueren Beulnachweis zu erhalten, sollte die postkritische Tragfähigkeit einer Platte bei dem Beulnachweis berücksichtigt werden. Es besteht Grund zur Annahme, daß ein großes Potential beim Beulnachweis verschenkt wird, wenn die postkritische Tragfähigkeit der Platten nicht berücksichtigt wird. Zum genaueren Beulnachweis wird das Konzept der "mitwirkenden Plattenbreite" vorgeschlagen. Um aber die mitwirkende Plattenbreite berechnen zu können, sind noch umfangreiche experimentelle Untersuchungen auf dem Gebiet des Plattenbeulens von Holzwerkstoffplatten erforderlich. Der jetzige genauere Beulnachweis nach Eurocode 5 ist zu konservativ und muß überarbeitet werden.

Herbert Schmidt
Sichtung und Aufbereitung der Kenntnisse zur Schalenstabilität für die Teile 3 und 4 des Eurocode 3. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2753
1997, 30 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

In die 1990 erschienene Stahlbau-Grundnorm DIN 18800 Teil 4 bzw. den 1993 erschienenen zugehörigen Beuth-Kommentar sowie in den ebenfalls 1993 erschienenen Entwurf der DASt-Richtlinie 017 ist das seinerzeit verfügbare "normungsfähige" Wissen über Schalenstabilität eingeflossen. Zur Zeit wird im Rahmen der Arbeiten an Eurocode 3 eine Grundnorm EC3-Part 1.6 "Strength and stability of steel shell structures" konzipiert. Da hier im Rahmen der EC3-Arbeit das Thema Schalenstabilität erstmals angefaßt wurde, mußte zunächst Vorarbeit geleistet werden, indem alle seit 1992 überarbeiteten Versionen international einschlägiger Regelwerke und neu erschienenen Veröffentlichungen zur Schalenstabilität gesichtet und auf ihre Relevanz für die geplante EN-Grundnorm überprüft wurden. Der Bericht enthält als Anlage die Listen der gesichteten Regelwerke und Veröffentlichungen sowie einen schalenbeulspezifischen Auszug aus dem "2nd draft" des EC3-Part 1.6 (Stand August 1996).

nach oben

Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Unterweger, Harald; Derler, Christoph
Wölbkrafttorsion an einzelligen schlanken Kastenquerschnitten. Analyse des Beultragverhaltens und vereinfachter Nachweis
Stahlbau, 2020

Nascimento, Sergio Marcelo de Deus; Oliveira Pedro, Jose J.; Biscaya Semedo Pereira da Graca, Andre Filipe
Web buckling of high-strength steel plate girders induced by bending curvature
Steel Construction, 2020

Unterweger, Harald; Ecker, Alexander
Steel-lined pressure shafts - appropriate design for external pressure
Steel Construction, 2020

Pourostad, Vahid; Heidt, Matthias; Knödel, Peter; Kuhlmann, Ulrike; Ummenhofer, Thomas
Über den Einfluss der Torsionssteifigkeit von Längssteifen bei Beulfeldern unter biaxialen Druckspannungen
Stahlbau, 2020

Timmers, Ralph; Schwienbacher, Manuel; Lener, Gerhard
Untersuchungen zur Interpretation des Beulnachweises nach der Methode der reduzierten Spannungen
Stahlbau, 2019

nach oben

Warenkorb: 0 Artikel
Gesamtsumme: EUR 0.00
zur Kasse

Mein Konto
Anmelden (optional)
Kundenkonto einrichten

Immer aktuell informiert:
Fraunhofer IRB Newsletter

Kategorien:

Bücher, Broschüren
Merkblätter, Richtlinien, Normen
Forschungsberichte
Zeitschriftenartikel
Aufsätze
Dissertationen
Rechtsbeiträge
Zulassungen und Prüfbescheide

Merkblätter im
Online-Abonnement

DBV-Merkblätter

WTA-Merkblätter

Unser aktuelles Verlagsverzeichnis

* Alle Preise verstehen sich inkl. der gesetzlichen MwSt. Lieferung deutschlandweit und nach Österreich versandkostenfrei. Informationen über die Versandkosten ins Ausland finden Sie hier.

Ein Service des Fraunhofer IRB für:
Bauingenieure, Bausachverständige, Architekten, Planungsbüros, Energieberater, Energietechniker, Stadtplaner, Raumplaner, Bauhandwerker, Bauforscher, Studenten im Bauwesen

Von Fachbuch bis Norm in unserer Baufach-Datenbank:
Bücher, Broschüren (auch kostenlos), Fachzeitschriften, Zeitschriftenartikel, Merkblätter, Richtlinien, Normen, Bauforschungsberichte, Dissertationen, Zulassungen, Prüfbescheide

Alle deutschen Publikationen zum Thema:
Baustoff, Bauphysik, Gebäudetechnik, Facility Management, Bauschaden, Bauerhaltung, Bauen im Bestand, Denkmalpflege, Architektur, Gebäudeplanung, Baukonstruktion, Energie, Barrierefrei, Ingenieurbau, Betonbau, Holzbau, Mauerwerksbau, Stahlbau, Bauforschung, Baurecht, Stadtplanung, Städtebau, Raumplanung, Wohnungswesen und mehr