Versteifte Schalenkonstruktionen
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- Claus Hafner
- vor 7 Jahren
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Transkript
1 Vorlesung 5-37-L Leictbau, HS 5 Versteifte Scalenkonstruktionen Paolo Ermanni. November 5 PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
2 Leitfaden Definition Recteckfelder Parallelogrammfelder und Trapezfelder Scubwandsysteme PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
3 Definition Scubfelder (ebene und gekrümmte) übertragen in irer Ebene wirkende Scublasten. Scubfelder sind durc gedrungene Bauelemente (Gurte, Pfosten, Profile) berandet, deren Densteifigkeit gross ist im Vergleic zu der des Feldes. Nur die Randprofile übernemen Längskräfte in irer Profilacse. Anteile der Densteifigkeit des Feldes werden den benacbarten Randprofilen zugesclagen. Fläcenafte Konstruktionen aus mereren Scubfeldern werden auc Scubwände genannt. PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 3
4 Anwendungsfelder Scubwände Holme (Biegeträger) Rippen offene Scubfeldträger trapezförmige Scubfeldträger Quelle: Brun, Analysis & Design of fligt Veicle Structures, Tri-state offset Company, 965 Einzellige Scalen PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 4
5 FEM-Modell FEM-Programm: ANSYS Material: Aluminium: E=7, =.33 -D Stabelemente (Link) mm Länge Knoten mm Querscnittsfläce -D Plattenelemente (Plain8) mm x mm Kantenlänge 8 Knoten PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 5
6 Scubflussverteilung in den Feldern PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 6
7 Scubfluss im Stegblec Nr. Scnitt A B PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 7
8 Normalspannungen in den Stegblecen PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 8
9 Normalspannungen in den Stegblecen PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 9
10 Idealisierung von Scubfeldträgern Die statiscen Momente erfassen nur die Querscnitte der (Längs-) Profile. Die Trägeitsmomente erfassen nur die Steiner scen Anteile Der Scubfluss = (s)t(s) ist in einem Scubfeld konstant. Bei Stabilitätsüberlegungen muss die Gültigkeit der Anname vernaclässigbarer Membran-Normalspannungen überprüft werden (Verträglickeit der Denungen). PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
11 Leitfaden Definition Recteckfelder Parallelogrammfelder und Trapezfelder Scubwandsysteme PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
12 Recnerisces Vorgeen beim statisc bestimmten System Nummerierung aller Felder und Randelemente. Ermittlung aller äusseren Lasten inklusive Auflagerreaktionen. Abbau von einem belasteten Knoten ausgeend und Ermittlung der Längskraftverteilung N(x). Ermittlung der Scubflüsse: Einfürung einer eindeutigen Vorzeicenfestlegung für den Scubfluss! Nacweis der Stabilität und Festigkeit der Randprofile erforderlic. A x B x A z Ql N o Ql N o N o N u Q z PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
13 Beispiel: Scubfeldträger mit konzentrierter Last Aufgabe: Ermittlung der Scubflüsse in den Scubfeldern und Pfosten Ermittlung der Normalflüsse in den Gurten Daten: 9 mm 76 mm b 54 mm A A E x y y N N N G y G x H x G b b b b F B D A A y A x A H E C E z Quelle: Brun, Analysis & Design of fligt Veicle Structures, Tri-state offset Company, 965 PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 3
14 Beispiel: Scubfeldträger mit konzentrierter Last G y G F D G x B A A x A H x A y H E C E z PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 4
15 Leitfaden Definition Recteckfelder Parallelogrammfelder und Trapezfelder Scubwandsysteme PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 5
16 Parallelogrammfeld sin sin l l M F l l F y z x Scubfeld: l Q z D B C A A z A x D x Daraus folgt:..5 PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN 6
17 Anmerkungen zu den Parallelogrammfeldern Längskräfte in den Gurten: A z A x D x A D 4 l B 3 C Q z Q z Die Aufreceraltung der Gleicgewictsbedingungen in x-rictung bedingt die Einfürung eines Normalkraftflusses im Scubfeld: N 3 n x. tg N 3 sin tg N3 n x PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 7 B 3 4 C
18 Trapezfeld a o Q z Q z 3 4 u A PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5 8
19 Scubfluss ist nict konstant entlang der Ränder Es wird mit einem mittleren Scubfluss gearbeitet: Gleicgewictsbedingungen im Scubfeld: Trapezfeld..5 PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN 9 sin sin a a M a a F a a F o y u o z u o u o x l i i ds s l ) (
20 Anmerkungen zu den Trapezfeldern Aus den GGB im Scubfeld folgt: Einfürung eines mittleren Scubflusses: Die Gurte übernemen einen Teil der Scublast: Der vom Scubfluss aufzunemende Anteil Q S ist der Anteil der verbleibt, nacdem der Gurtsanteil abgezogen wurde. u o u o m ) ) ( ( x Q Q Q Q Q G G S z..5 PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN
21 Beispiel Kragträger 5 B x =35kN A x =-35kN P =kn P =5kN P 3 =5kN A y =3kN PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
22 Realer Scubflussverlauf u ( x) ( x) 33.3 N/cm 33.3 N/cm m =66.67 N/cm 33.3 N/cm 33.3 N/cm PAOLO ERMANNI K5-VERSTEIFTE SCHALENKONSTRUKTIONEN..5
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