Timmers Ralph, 2015-04:
Zur direkten Bestimmung der Traglastkurve nicht ausgesteifter und ausgesteifter Beulfelder durch
Anwendung der Fließlinientheorie

Kurzfassung:

Die in den Normen des Eurocode (EN 1993-1-5) verankerten Nachweisformate gegen Plattenbeulen basieren im Wesentlichen auf der Elastizitätstheorie bzw. auf der Verzweigung des perfekten Systems (analog zum Ersatzstabverfahren der EN 1993-1-1). Mit diesen Theorien alleine ist es aber nicht möglich, das reale Tragverhalten wiederzugeben. Vielmehr wird ausgehend von der Verzweigungslast des perfekten Systems ein Abminderungsfaktor bestimmt, welcher die fehlenden Effekte aus Materialplastizität, Imperfektionen usw. berücksichtigt.

In dieser Arbeit wird daher eine alternative Vorgehensweise zur Bestimmung der Traglastkurve stabilitätsgefährdeter Bauteile entwickelt. Zur Abbildung des realen Tragverhaltens wird die Plastizitätstheorie verwendet, speziell die verallgemeinerte Fließlinientheorie höherer Ordnung unter Beachtung von Imperfektionen. Aus der so ermittelten Traglastkurve sollte es möglich sein, die Traglast des Systems abzulesen.

Zu Vergleichszwecken werden Traglastkurven von nicht ausgesteiften und ausgesteiften Beulfeldern benötigt. Diese werden mit der Finite Elemente Methode (FEM) bestimmt. Dazu ist die Durchführung einer nichtlinearen Berechnung unter Berücksichtigung geometrischer und materieller Imperfektionen erforderlich. Hinsichtlich Modellbildung und Ansatz eines geeigneten Imperfektionsmusters gibt es noch offene Fragen, welche im Zuge dieser Arbeit mitbehandelt werden.

 

Abstract:

The design rules for plate buckling, according to the standards of the Eurocode (EN 1993-1-5), are mainly based on the elasticity theory and on the critical load of the perfect system (similar to the equivalent beam method of EN 1993-1-1). With these theories alone, it is not possible to describe the real load-bearing behavior of the structure. Instead, on the basis of the buckling load of the perfect system, a reduction factor is determined: a factor which takes into account the not-yet-considered effects of material plasticity, imperfections etc.

This thesis tries to develop an alternative approach to determining the load-deflection curve of structures which are sensitive to stability. The plasticity theory is used to obtain the real behavior of the structure, and in particular, the generalized yield-line theory of higher order by taking into account imperfections. From the obtained load-deflection curve, it should be possible to identify the ultimate load of the system.

For comparison purposes, load-deflection curves of unstiffened and stiffened plates are needed. They are calculated with the Finite Element Method (FEM). Therefore, nonlinear calculations have to be performed taking into account geometrical and material imperfections. There are still unanswered questions concerning the correct shape of the equivalent geometrical imperfections; these will also be dealt within this thesis.