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Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für den Nachweis von stabilitätsgefährdeten Glasträgern unter Biegebeanspruchung

BuchKartoniert, Paperback
220 Seiten
Deutsch
Fraunhofer IRB Verlagerschienen am06.06.2006
In der Architektur hat sich ein zunehmender Wandel hin zu einer hochtransparenten Bauweise vollzogen. Aufgrund dessen werden vermehrt lastabtragende Glasträger eingesetzt. Da sie infolge ihrer fertigungsbedingten geringen Dicke stark stabilitätsgefährdet und die wissenschaftlichen Grundlagen zur Bemessung jedoch zum Teil noch unbekannt sind, besteht hier ein dringender Forschungsbedarf. Diese Arbeit widmet sich einem der drei wichtigsten Stabilitätsprobleme für Glasträger: dem Biegedrillknicken. Bei diesem Stabilitätsfall weicht ein biegebeanspruchter Träger senkrecht zur äußeren Belastung aus und verdreht sich.
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Glasträgern wurde ein umfangreiches experimentelles Versuchsprogramm am Fachgebiet Metall- und Leichtbau der TU Berlin durchgeführt. Neben dem Last-Verformungsverhalten wurden ebenso die Imperfektionen ermittelt. Auf dieser Grundlage ist ein Finite-Element-Modell verifiziert worden, mit Hilfe dessen numerische Studien durchgeführt werden konnten. Aus deren Ergebnissen wurde ein praxisgerechtes und wirtschaftliches Bemessungskonzept entsprechend eines Ersatzstabverfahrens entwickelt, in dem alle traglastmindernden Einflüsse durch einen Abminderungsfaktor LT abgedeckt werden.mehr

Produkt

KlappentextIn der Architektur hat sich ein zunehmender Wandel hin zu einer hochtransparenten Bauweise vollzogen. Aufgrund dessen werden vermehrt lastabtragende Glasträger eingesetzt. Da sie infolge ihrer fertigungsbedingten geringen Dicke stark stabilitätsgefährdet und die wissenschaftlichen Grundlagen zur Bemessung jedoch zum Teil noch unbekannt sind, besteht hier ein dringender Forschungsbedarf. Diese Arbeit widmet sich einem der drei wichtigsten Stabilitätsprobleme für Glasträger: dem Biegedrillknicken. Bei diesem Stabilitätsfall weicht ein biegebeanspruchter Träger senkrecht zur äußeren Belastung aus und verdreht sich.
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Glasträgern wurde ein umfangreiches experimentelles Versuchsprogramm am Fachgebiet Metall- und Leichtbau der TU Berlin durchgeführt. Neben dem Last-Verformungsverhalten wurden ebenso die Imperfektionen ermittelt. Auf dieser Grundlage ist ein Finite-Element-Modell verifiziert worden, mit Hilfe dessen numerische Studien durchgeführt werden konnten. Aus deren Ergebnissen wurde ein praxisgerechtes und wirtschaftliches Bemessungskonzept entsprechend eines Ersatzstabverfahrens entwickelt, in dem alle traglastmindernden Einflüsse durch einen Abminderungsfaktor LT abgedeckt werden.
ZusammenfassungDie Arbeit widmet sich einem der drei wichtigsten Stabilitätsprobleme für Glasträger; dem Biegedrillknicken. Bei diesem Stabilitätsfall weicht ein biegebeanspruchter Träger senkrecht zur äußeren Belastung aus und verdreht sich. Zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Glasträgern wurde ein experimentelles Versuchsprogramm durchgeführt. Neben dem Last-Verformungsverhalten wurden ebenso die Imperfektionen ermittelt. Auf dieser Grundlage ist ein Finite-Element-Modell verifiziert worden, mit Hilfe dessen numerische Studien durchgeführt werden konnten.

Inhalt/Kritik

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis I
Notationen III
1. Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 1
1.3 Aufbau der Arbeit 3
2. Stand der Forschung 4
2.1 Allgemeines 4
2.2 Biegedrillknickuntersuchungen 4
2.2.1 Problematik 4
2.2.2 Versuche 6
2.2.3 Berechungen 7
3. Experimentelle Untersuchungen 8
3.1 Allgemeines 8
3.2 Material 10
3.2.1 Glasarten 10
3.2.2 Vorspannung 10
3.2.3 Elastizitätsmodul 11
3.2.4 Querdehnzahl 12
3.2.5 Festigkeit 12
3.3 Imperfektionen 13
3.4 Querschnittstragfähigkeit 16
3.5 Torsions- und Wölbsteifigkeit 21
3.6 Stabilitätsversuche 26
3.7 Auswertung 31
3.7.1 Definition der Grenzlast 31
3.7.2 Besondere Beobachtungen 31
3.7.3 Lasteinleitung an der Trägerunterkante 31
3.7.4 Nachrechnung der Versuche 35
4. Numerische Untersuchungen 42
4.1 Finite Element Methode 42
4.2 Ideales Biegedrillknickmoment 45
4.3 Parameterstudien zur Ermittlung von Grenzlasten 52
5. Entwicklung eines Bemessungskonzeptes 61
5.1 Bemessungskonzept zum Nachweis von biegedrillknickgefährdeten Glasquerschnitten 61
5.2 Ermittlung des Teilsicherheitsbeiwertes ãM 65
5.2.1 Berechnung nach DIN EN 1990 - Anhang D 65
5.2.2 Sensitivitätsstudie 68
5.2.3 Auswertung 69
5.2.4 Einordnung der Ergebnisse anhand von Biegeknickuntersuchungen 71
5.3 Überprüfung des Bemessungskonzeptes anhand weiterer Versuche 75
6. Beispielrechnung 78
7. Zusammenfassung 82
8. Ausblick 85
9. Literatur 87mehr