Entwicklung eines FE-Konzeptes zur Berechnung von Stirnplattenanschlüssen unter mehrachsiger Biegung (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
In dieser Arbeit wird ein räumliches Finite-Elemente Konzept zur Berechnung von Rahmenecken und Stößen mit biegesteifen Stirnplattenanschlüssen entwickelt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Näherungsverfahren, die auf einfache Schraubengeometrien und einachsige Biegung eingeschränkt sind, besteht hier die Möglichkeit, die Konstruktion auf mehrachsige Biegung hin zu untersuchen.
Als Verbindungsarten werden sowohl Schweiß- als auch Schraubenkonstruktionen berücksichtigt. Die Walzprofile werden im Bereich des Stoßes mit linear-elastischen respektive elastisch-plastischen Schalenelementen, die Schrauben und der Kontaktbereich mit hierfür speziell entwickelten dreidimensionalen Stab/Kontaktelementen diskretisiert. Im Falle hochfest vorgespannter Schraubenverbindungen wird die Vorspannkraft als thermische Beanspruchung in das System eingebracht. Für die elastisch-plastische Berechnung wird ein bilineares Materialgesetz für die Schrauben eingebunden.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Allgemeines10
1.1Konstruktive Grundlagen10
1.2Schweißverbindungen bei Rahmenecken12
1.3Schraubenverbindungen im Stahlhochbau14
2.Analytische Methoden17
2.1Bündige Stirnplattenanschlüsse18
2.2überstehende Stirnplattenanschlüsse22
3.Numerische Methoden24
3.1Schwache Form des Gleichgewichts25
3.2Schraubenelement29
3.2.1Vorspannung30
3.2.2Materialgesetz32
3.2.3Plastizitätsmodell34
3.2.4FE-Formulierung41
3.2.5Konvergenzstudie46
3.3Schalenelement47
3.3.1FE-Modell zum Diskretisieren der Träger47
3.3.2Aufteilung der Lasten48
3.3.3Konvergenzstudie54
3.4Kontaktkinematik61
3.4.1Penalty-Methode63
3.4.2FE-Formulierung65
4.Das Programm ST-Platte70
4.1Das Hauptmenü71
4.2Untermenü Datei72
4.2.1Laden einer bereits erstellten Datei73
4.2.2Der Editor74
4.3Profilwahl76
4.4FE-Netz78
4.4.1Netzteilung78
4.4.2Belastungsdaten79
4.5Verbindungsmittel80
4.5.1Wahl der Schrauben80
4.5.2Geometriedaten81
4.6Analytische Berechnung83
4.7FE-Berechnung mit FEAP83
4.8Info84
5.Anwendungen85
5.1Stützenfuß85
5.1.1System und Belastung85
5.1.2FE-Analyse86
5.2Durchlaufträger89
5.2.1System und Belastung89
5.2.2Schnittgrößen90
5.2.3FE-Analyse91
5.2.4Nachweis der Gebrauchsfähigkeit93
5.2.5Traglastberechnung93
5.2.6Weitere Ergebnisse94
5.3Rahmentragwerk95
5.3.1System und Belastung95
5.3.2Schnittgrößen96
5.3.3Ergebnisse der FE-Analyse100
5.4Geschraubte Rahmenecke105
5.4.1System und Belastung105
5.4.2Ergebnisse der [...]