Befestigung von Sandwichelementen unter kombinierter Zug- und Querkraftbeanspruchung:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Darmstadt
Technische Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik
2017
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| Series: | Veröffentlichung des Instituts für Stahlbau und Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt
Heft 111 |
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| adam_text | Befestigung von Sandwichelementen unter
kombinierter Zug- und Querkraftbeanspruchung
Vom Fachbereich 13 - Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
der Technischen Universität Darmstadt
zur
Erlangung des akademischen Grades eines
Doktor-Ingenieurs
genehmigte
DISSERTATION
vorgelegt von
Dipl -Ing Katrin Kilian
aus Rostock
Referent:
Prof Dr -Ing J Lange
Prof Dr -Ing Dieter Untermann
Prof Dr -Ing Bernd Naujoks
11 Oktober 2016
13 Dezember 2016
Korreferenten:
Tag der Einreichung:
Tag der mündlichen Prüfung:
Darmstadt 2017
D 17
Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS Ill
SYMBOLE UND ABKÜRZUNGEN VII
1 EINLEITUNG 1
2 STAND DER FORSCHUNG UND NORMUNG 5
2 1 Grundlagen 5
211 Beanspruchungen 5
212 Verbindungsmittel 6
213 Befestigungssysteme 8
214 Stand der Normung für Befestigungen von Sandwichbauteilen 11
2 2 Versagensmechanismen und Tragfähigkeiten 13
221 Versagen infolge einer Zugkraftbeanspruchung 13
222 Versagen infolge einer Querkraftbeanspruchung 21
223 Schraubenkopfauslenkung 26
224 Versagen infolge einer kombinierten Zug- und Querkraftbeanspruchung 27
3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 29
3 1 Gegenstand der Versuche 29
311 Versuchsaufbau 30
312 Ergebnisse der Vorversuche 33
313 Auswertung der Versuchsergebnisse 39
314 Messfehler infolge der Versuchseinrichtung 41
3 2 Versuchsprogramm 43
3 3 Versuchsergebnisse 45
331 Versuchsreihe V - Herausziehen 45
332 Versuchsreihe A - Durchknöpfen 47
333 Versuchsreihe B - Durchknöpfen 48
334 Versuchsreihe C - Durchknöpfen 51
4 NUMERISCHE MODELLBILDUNG 57
4 1 Zielsetzung 57
4 2 Materialdefinition des Kernwerkstoffes 57
Seite III
t
Inhaltsverzeichnis
4 3 Modellbildung einer Durchknöpfverbindung 59
431 Vorgehensweise 59
432 Modell Deckblech mit elastischer Bettung 60
433 3D-Modell mit Volumenelementen 65
434 Membranspannungsverteilung im Deckblech 67
435 Anwendung der numerischen Modelle für Befestigungen unter kombinierter
Beanspruchung 74
4 4 Modellbildung einer Querkraftverbindung 75
5 MECHANISCHE MODELLBILDUNG 77
5 1 Modellbildung 77
5 2 Wegfeder Ki - Tragverhalten der Zugkraftverbindung 80
5 3 Wegfeder k2 - Tragverhalten der Querkraftverbindung 83
531 Steifigkeitsanteil k2, v der reinen Querkraftbeanspruchung 83
532 Zusätzlicher Steifigkeitsanteil Ak2 infolge einer Längsverformung 84
5 4 Mechanisches Modell mit Federkennlinien 86
5 5 Versuchsergebnisse 88
6 EINFLUSS VON DELLENBILDUNGEN BEI DER MONTAGE 91
6 1 Einführung - 91
6 2 Experimentelle Untersuchungen 92
6 3 Mechanische Modellbildung 95
6 4 Einfluss einer Vorspannung auf Befestigungen unter kombinierter Zug- und
Querkraftbeanspruchung 98
7 EINFLUSS DER GLOBALEN BAUTEILTRAGWIRKUNG 99
7 1 Einführung 99
7 2 Interaktion an Zwischenauflagern 103
721 Tragverhalten einer Durchknöpfverbindung an Zwischenauflagern 103
722 Einfluss einer punktuellen Lasteinleitung auf die Druckbeanspruchung im äußeren
Deckblech 106
723 Berücksichtigung der Überlagerung von Druckspannungen in Windsogversuchen und
aktuellen Forschungen 109
7 3 Zusammenfassung 112
Seite IV
Inhaltsverzeichnis
8 TRAGVERHALTEN VON INDIREKTEN BEFESTIGUNGEN 113
8 1 Einführung 113
8 2 Experimentelle Untersuchungen 114
821 Versuchsdurchführung 114
822 Fuge mit einem Kontaktpunkt am äußeren Deckblech 114
823 Fuge mit einem Kontaktpunkt am inneren Deckblech 121
824 Fuge mit zwei Kontaktpunkten 123
8 3 Numerische Untersuchungen 125
831 Zielsetzung 125
832 Modell einer Fuge mit einem Kontaktpunkt 125
833 Modell einer Fuge mit zwei Kontaktpunkten 128
834 Einsatz von FEM-Berechnungen zur Optimierung und Entwicklung von
Fugengeometrien 129
8 4 Tragverhalten von indirekten Befestigungen unter kombinierter Zug- und
Querkraftbeanspruchung 130
9 ENTWICKLUNG EINES BEMESSUNGSKONZEPTES 131
9 1 Allgemeines 131
9 2 Interaktionsbeziehung für direkte Befestigungen mit ebenen Deckblechen 132
921 Versagen der Befestigung an der Unterkonstruktion 132
922 Versagen der Befestigung am Sandwichelement 133
9 3 ÜBERTRAGUNG DER INTERAKTIONSBEZIEHUNG AUF ANDERE RANDBEDINGUNGEN 137
931 Interaktionsbeziehung bei direkten Befestigungen 138
932 Interaktionsbeziehung bei anderen Befestigungssystemen 141
9 4 Vorschlag für ein Bemessungskonzept 142
941 Bemessungskonzept 142
942 Anwendung in aktuell gültigen Bemessungsregeln 143
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 145
LITERATURVERZEICHNIS 149
ANHANG 153
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