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Tragfähigkeit von Sandwichelementen unter Biegung und Querdruck

Nelke, Harald :
Tragfähigkeit von Sandwichelementen unter Biegung und Querdruck.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2018)

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Text
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Tragfähigkeit von Sandwichelementen unter Biegung und Querdruck
Language: German
Abstract:

Im Bauwesen werden Sandwichelemente zur Fassaden- und Dachverkleidung eingesetzt. Dabei werden große Elementlängen, die aus statischer Sicht zu Mehrfeldträgern führen, bevorzugt. Die vorliegende Arbeit handelt von der Tragfähigkeit unter gleichzeitiger Beanspruchung von Biegung und Querdruck, wie sie an Zwischenauflagern von ebensolchen Durchlaufträgern auftritt. Mechanisch kann diese Problemstellung auf einen elastisch gebetteten Balken zurückgeführt werden. Die Biegesteifigkeit des Balkens entspricht der Steifigkeit der gedrückten Deckschicht und der Kern bestimmt Größe und Art der Bettung. Es werden verschiedene Bettungsansätze aus der Literatur (Allen 1969; Stamm und Witte 1974; Baehre 1989; Kech 1991; Thermann 1989; Meyer 2000; Thomsen 1997; Martikainen und Hassinen 1994) vorgestellt, analysiert und miteinander verglichen. Darauf aufbauend werden neben der Bestimmung der ideellen Knitterspannung Modelle zur Abbildung der Steifigkeit linierter Deckschichten (Baehre 1989; Kech 1991; Misiek und Hassinen 2010) besprochen. Auf dieser Grundlage wird die Tragfähigkeit bei kombinierter Beanspruchung aus Biegung und Querdruck aufgegriffen. Dafür werden sowohl die versuchsgestützte Tragfähigkeitsbestimmung (Ersatzträgerversuch nach DIN EN 14509) als auch verschiedene Berechnungsmodelle (Berner 1995; Martikainen und Hassinen 1996; Meyer 2000; Lübke 2014) beschrieben, diskutiert und bewertet. Die Voraussetzung der Normung, das eine feste Spannweite im Ersatzträgerversuch ausreicht, wird durch eine umfangreiche Parameterstudie widerlegt. In den sich anschließenden Versuchen werden u. a. die Relevanz einer realistisch ermittelten Ersatzträgerlänge aufgezeigt und die Aussagekraft des Ersatzträgerversuchs durch Vergleich mit Zweifeldträgerversuchen bestätigt. Vergleichende numerische Untersuchungen bestätigen die Versuchsergebnisse. Mit einer um Zulassungsversuche ergänzten Versuchsbasis werden die Grenzen der bisherigen Berechnungsmodelle aufgezeigt. Zum Abschluss der Arbeit wird ein auf der FE-Methode basierendes Berechnungsmodell vorgestellt, mit dem sich die Tragfähigkeit unter Biegung und Querdruck gut vorhersagen lässt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In building construction, sandwich panels are used for façade and roof cladding. In this case, large element lengths, which lead from a static point of view to multi-span systems, are preferred. The present work is about the load-bearing capacity under combination of bending and transverse compression, which usually occurs at intermediate supports of such continuous beams. Mechanically, this problem can be attributed to an elastically supported beam. The beam’s flexural stiffness corresponds to the stiffness of the face sheet in compression. The core specifies the size and type of elastic support. In the literature, several proposals for representing the support exist, from which the text presents, analyses and compares the approaches from Allen (1969), Stamm and Witte (1974), Baehre (1989), Kech (1991), Thermann (1989), Meyer (2000), Thomsen (1997), and Martikainen and Hassinen (1996). Based on the elastic support, the determination of the critical wrinkling stress is discussed and models for incorporating the stiffness of lightly profiled face sheets, namely Baehre (1989), Kech (1991), and Misiek and Hassinen (2010) are presented. With the background of this theoretical work, the thesis sets its focus on the load-bearing capacity under combined bending and transverse compression. For this purpose, both the testing of the strength (simulated central support test according to DIN EN 14509) and various calculation models (Berner 1995; Martikainen and Hassinen 1996; Meyer 2000; Lübke 2014) are described, discussed and interpreted. DIN EN 14509 leads to a fixed span in the simulated central support test. An extensive parametric study disproves this pre-condition. The experiments of this thesis demonstrate amongst others the relevance of a realistically determined span in the simulated central support test and proof that the simulated central support test is able to replace a two-span test. Comparative numerical studies confirm the test results. The experiments of this thesis are combined with several tests for the German approval and the CE-marking. Their evaluation shows the limits of the existing calculation models. Finally, a new calculation model based on the FE method is presented, with which the load-bearing capacity under bending and transverse compression can be well predicted.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 690 Hausbau, Bauhandwerk
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Steel Constructions and Material Mechanics
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Steel Constructions and Material Mechanics > Steel Constructions
Date Deposited: 02 Jul 2018 06:30
Last Modified: 02 Jul 2018 06:30
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-74989
Referees: Lange, Prof. Dr. Jörg and Ungermann, Prof. Dr. Dieter
Refereed: 10 January 2018
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/7498
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