A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Numerische Untersuchungen zur Ermüdungsbeanspruchung vorgespannter Ringflanschstöße mit Imperfektionen
Für die Bemessung vorgespannter geschraubter Ringflanschstöße in turmartigen Stahlbauten (z.B. Schornsteine oder Rohrtürme von WEA) ist der Nachweis gegen Ermüdung der Schrauben sehr wichtig. Klaffungen zwischen den Kontaktflächen vor dem Vorspannen der Schrauben (sog. Flanschimperfektionen) können einen negativen Einfluß auf die ermüdungsrelevanten Schraubenspannungen haben. Um den Einfluß solcher Flanschimperfektionen zu untersuchen, wurden bereits in vorangegangen Untersuchungen großmaßstäbliche Rohrbiegeversuche an kompletten L- und T-Ringflanschstößen durchgeführt und dokumentiert. Um von den experimentellen Ergebnissen auf baupraktische Abmessungen zu schließen und vor allem konkrete Hinweise für eine ermüdungssichere Bemessung erarbeiten zu können, wurden ergänzend dazu umfangreiche numerische Untersuchungen durchgeführt. Über diese wird im Beitrag berichtet, wobei aber nur auf die L-Flanschstöße eingegangen wird. Dargestellt wird das FE-Modell der Versuchskörper als komplettes und reduziertes symmetrisches Modell mit Randbedingungen. Die numerische Berechnung wurde - ähnlich wie die Versuchsdurchführung - in zwei Phasen unterteilt: Vorspannen und Rohrbiegebelastung. Es konnte gezeigt werden, dass Imperfektionen in Form von Flanschklaffungen einen erheblichen Einfluß auf die ermüdungsrelevanten Schraubenspannungen in der vorgespannten Verbindung haben. Aus den Ergebnissen lassen sich die unterschiedlichen Klaffungsformen wie folgt qualitativ differenzieren: (1) Flanschseitige Klaffungen haben keinen negativen Einfluß. (2) Klaffungen im Bereich der Turmwand (rohrseitige Klaffungen) haben dagegen einen deutlichen negativen Einfluß, insbesondere dann, wenn sie sich nur über einen Teil des Umfangs erstrecken. (3) Bei gleichem Klaffungsmaß wird dieser negative Einfluß umso größer, je kürzer die Klaffung in Umfangsrichtung ist. Für baupraktische Berechnungen wurden aus den Erkenntnissen darüber hinaus vereinfachte Berechnungsverfahren entwickelt, die in einem weiteren Beitrag vorgestellt werden.
Numerische Untersuchungen zur Ermüdungsbeanspruchung vorgespannter Ringflanschstöße mit Imperfektionen
Für die Bemessung vorgespannter geschraubter Ringflanschstöße in turmartigen Stahlbauten (z.B. Schornsteine oder Rohrtürme von WEA) ist der Nachweis gegen Ermüdung der Schrauben sehr wichtig. Klaffungen zwischen den Kontaktflächen vor dem Vorspannen der Schrauben (sog. Flanschimperfektionen) können einen negativen Einfluß auf die ermüdungsrelevanten Schraubenspannungen haben. Um den Einfluß solcher Flanschimperfektionen zu untersuchen, wurden bereits in vorangegangen Untersuchungen großmaßstäbliche Rohrbiegeversuche an kompletten L- und T-Ringflanschstößen durchgeführt und dokumentiert. Um von den experimentellen Ergebnissen auf baupraktische Abmessungen zu schließen und vor allem konkrete Hinweise für eine ermüdungssichere Bemessung erarbeiten zu können, wurden ergänzend dazu umfangreiche numerische Untersuchungen durchgeführt. Über diese wird im Beitrag berichtet, wobei aber nur auf die L-Flanschstöße eingegangen wird. Dargestellt wird das FE-Modell der Versuchskörper als komplettes und reduziertes symmetrisches Modell mit Randbedingungen. Die numerische Berechnung wurde - ähnlich wie die Versuchsdurchführung - in zwei Phasen unterteilt: Vorspannen und Rohrbiegebelastung. Es konnte gezeigt werden, dass Imperfektionen in Form von Flanschklaffungen einen erheblichen Einfluß auf die ermüdungsrelevanten Schraubenspannungen in der vorgespannten Verbindung haben. Aus den Ergebnissen lassen sich die unterschiedlichen Klaffungsformen wie folgt qualitativ differenzieren: (1) Flanschseitige Klaffungen haben keinen negativen Einfluß. (2) Klaffungen im Bereich der Turmwand (rohrseitige Klaffungen) haben dagegen einen deutlichen negativen Einfluß, insbesondere dann, wenn sie sich nur über einen Teil des Umfangs erstrecken. (3) Bei gleichem Klaffungsmaß wird dieser negative Einfluß umso größer, je kürzer die Klaffung in Umfangsrichtung ist. Für baupraktische Berechnungen wurden aus den Erkenntnissen darüber hinaus vereinfachte Berechnungsverfahren entwickelt, die in einem weiteren Beitrag vorgestellt werden.
Numerische Untersuchungen zur Ermüdungsbeanspruchung vorgespannter Ringflanschstöße mit Imperfektionen
Numerical investigations on the fatigue-relevant bolt stresses in preloaded ring flange connections with imperfections
Jakubowski, Alexander (author) / Schmidt, Herbert (author)
Stahlbau ; 73 ; 517-524
2004
8 Seiten, 3 Tabellen, 16 Quellen
Article (Journal)
German
Flanschverbindung , Ring (Reifen) , Schraubverbindung , Schraube , Vorspannen , Ermüdung , Dauerfestigkeit , numerische Analyse , Finite-Elemente-Methode , Modellmethode , Berechnungsmethode , Vergleich , experimentelle Untersuchung , Tragfähigkeit , Tragsicherheit , Belastbarkeit , Schädigung , mathematisches Modell , Konstruktion , Bemessung , Anwendungsbereich , Schornstein , Turm
Durchstanzen bei Ermüdungsbeanspruchung
| Wiley | 2019
Einfluss von Imperfektionen auf die numerische Traglastbestimmung ausgesteifter Beulfelder
| BASE | 2024