Analyse von Stahlrahmen-Anschlüssen aus stark gekrümmten Stäben

In der Masterarbeit wird eine Methode zur Bestimmung von Normalspannungen in stark gekrümmten Stahlrahmenanschlüssen vorgestellt. Die Ergebnisse aus analytischen Berechnungen, experimentellen Tests und numerischen FEM-Berechnungen mit der Software RFEM 6 werden miteinander verglichen.

Der erste Teil dieser Masterarbeit befasst sich mit der Darstellung der theoretischen Grundlagen für Rahmenanschlüsse aus stark gekrümmten Stäben sowie der Bestimmung der in ihnen unter Berücksichtigung radialer Belastungen auftretenden Normalspannungen. Zudem wurde der Einfluss des Krümmungsradius und der Breite der Flansche von I-Profilen auf die Verteilung der Normalspannungen untersucht.

Im zweiten Teil wird ein Bericht über die experimentelle Untersuchung dargestellt, deren Ziele waren:

1. Überprüfung und Verifizierung der Übereinstimmung der durch die Anwendung der Theorie stark gekrümmter Stäbe erzielten Ergebnisse mit analytischen, numerischen und experimentellen Ergebnissen
2. Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den Spannungsergebnissen unter Berücksichtigung der effektiven und realen Querschnittseigenschaften, um die Anwendung der effektiven Querschnittseigenschaften zu bestätigen.

Im Rahmen der Arbeit wurde die Software RFEM 6 zur numerischen Analyse eines Stahlrahmens mit stark gekrümmten Anschlüssen verwendet. Es wurden zwei Berechnungsmodelle erstellt: ein Stabmodell und ein Schalenmodell. Das Stabmodell wurde verwendet, um die Schnittkräfte und den Verzweigungslastfaktor sowie die Form der Instabilität der analysierten Struktur zu bestimmen.

Das Schalenmodell wurde verwendet, um die Spannungsverteilung und die Normalspannungen in den Querschnitten zu bestimmen, die den entworfenen Querschnitten aus dem Forschungsexperiment entsprechen. Das Panelmodell wurde auch verwendet, um die Formen der Instabilität und die Verzweigungslastfaktoren zu ermitteln.

Die Ergebnisse wurden aus einer Analyse II. Ordnung unter Verwendung der Add-Ons Strukturstabilität und Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) gewonnen.

Zusätzlich wurden die Ergebnisse von Modellen mit zwei unterschiedlichen Finiten-Elemente-Netz-Dichten verglichen. Abschließend wurde die untersuchte Rahmenkonstruktion bemessen.