FE-Beul und knickstabähnliches Verhalten

[HRA]

Hallo,

unser Büro sucht ein Beulprogramm, welches knickstabähnliches Verhalten auch bei ausgesteiften Beulfelder sauber berücksichtigt. Ich bin mir nicht sicher, ob FE-Beul das leistet.

Hintergrund (am Beispiel längs ausgesteiftes Blech mit folgender Annahme):
- kleinster Eigenwert betrifft ein Einzelfeld ohne knickstabähnliches Verhalten,
- höherer Eigenwert betrift das Teilfeld mit knickstabähnlichem Verhalten.

Es müssen beide Fälle untersucht werden, da das Teilfeld trotz größeren Eigenwerts wegen des knickstabähnlichen Verhaltens bemessungsmaßgebend sein kann! Wird dies von FE-Beul berücksichtigt?

Dann noch folgende Fragen:
- Wie wird knickstabähnliches Verhalten bei ausgesteifen bzw. nicht ausgesteifen Beulfeldern ermittelt?
- Wird bzw. wie wird eine Torsionssteifigkeit bei Trapezrippen berücksichtigt?

Für die Hilfe bei o.g Fragen bedanke ich mich im Voraus.

Gruß,
B. Dobelmann
(HRA)

[Steffen Clauß]

AW: FE-Beul und knickstabähnliches Verhalten

Sehr geehrter Herr Dobelmann,

generell führt das Programm FE-BEUL den Nachweis immer am Gesamtfeld. Sie definieren Ihr Beulfeld mit den zugehörigen Spannungen sowie eventuell vorhandener Steifen. Anhand dieser Eingaben erfolgt eine FEM Berechnung des gesamten Feldes (optinal als gesamtes Flächenmodell oder Flächen- / Stabmodell).

Der Beulnachweis wird anschließend für die ermittelten Eigenwerte (Beulfiguren) geführt. Ob die vorhande Beulfigur ein globales (Gesamtfeld) oder lokales (Teilfeld) Versagen wiederspiegelt ist vom Anwender zu entscheiden.

Sofern ein Teilfeld maßgebend wird ist dies erneut manuell zu definieren.

Für die Beurteilung des knickstabähnlichen Verhalten wird auf das Verhältnis der kritischen Plattenbeulspannung zur kritischen Knickspannung zurückgegriffen.

MfG
Steffen Clauß

[HRA]

AW: FE-Beul und knickstabähnliches Verhalten

Der Beulnachweis wird anschließend für die ermittelten Eigenwerte (Beulfiguren) geführt. Ob die vorhande Beulfigur ein globales (Gesamtfeld) oder lokales (Teilfeld) Versagen wiederspiegelt ist vom Anwender zu entscheiden.

FE-Beul ermittelt also mehrere Eigenwerte und führt für jeden Eigenwert einen Beulnachweis? I.d.R. ist zwar nur der erste Eigenwert maßgebend; es können sich bei knickstabähnlichem Verhalten jedoch Ausnahmen ergeben.

Für die Beurteilung des knickstabähnlichen Verhalten wird auf das Verhältnis der kritischen Plattenbeulspannung zur kritischen Knickspannung zurückgegriffen.

Hier wird es interessant .

Die kritische Plattenbeulspannung ist aus der Eigenwertberechnung bekannt. Wie wird die kritische Knickspannung bestimmt und wie erkennt das Programm zu welcher Beulfigur die kritische Knickspannung gehört? Ich komme hierzu auf mein Beispiel zurück.

Es liegt ein Teilfeld mit einer Längssteife vor. Die Beulfigur beim kleinsten Eigenwert zeigt mir Verformungen neben der Längssteife. Die Längssteife selber verformt sich nicht. Es liegt somit ein Einzelfeldbeulen vor, so dass die kritische Knickspannung für ein unausgesteiftes Blechfeld ermittelt werden darf (EC 3-1-5, Gl. 4.8). Aus dem Verhältnis der kritischen Plattenbeulspannung zur kritischen Knickspannung ergibt sich (im Beispiel) kein knickstabähnliches Verhalten.

Ein höherer Eigenwert liefert mir eine Beulfigur, bei der sich auch die Steife verformt. Es liegt ein Teilfeldbeulen vor, so dass die Knickspannung nach EC 3-1-5, Gl. 4.9 und der zugehörigen Anmerkung ermittelt werden darf. Aus dem Verhältnis der kritischen Plattenbeulspannung zur kritischen Knickspannung ergibt sich (im Beispiel), dass knickstabähnliches Verhalten vorliegt.

Obwohl der Eigenwert größer ist (und somit auch der Abminderungsbeiwert rho), kann wegen des knickstabähnlichen Verhaltens der Abminderungsfaktor rho_c (EC 3-1-5, Gl. 4.13) ungünstiger ausfallen.

Jetzt wieder zu meiner Frage: Kann FE-Beul solche Unterscheidungen erkennen und "sauber" behandeln.


Gruß,
B. Dobelmann
(HRA)

PS: Dies ist übrigens kein konstruiertes Beispiel; bei einem unserer letzten Bauvorhaben trat das Problem in ca. 10% der Fälle auf.

[Steffen Clauß]

AW: FE-Beul und knickstabähnliches Verhalten

Sehr geehrter Herr Dobermann,

Wie ich Ihnen schon erläutert habe führt FE-BEUL seine Nachweise am definiertem Beulfeld. Sofern ein unversteiftes Gesamtfeld definiert wurde erfolgt die Berechnung der kritischen Knickspannung nach EN 1993-1-5, Gl. 4.8. Analog dazu für ein versteiftes Gesamtfeld erfolgt die Berechnung der kritischen Knickspannung nach EN 1993-1-5, Gl. 4.9. bzw. optional nach Anhang A.

Eine automatische "Erkennung" ob Teilfeld- oder Gesamtfeldbeulen maßgebend ist erfolgt hier nicht und ist anhand der Ergebnisse des Gesamtfeldes durch den Anwender zu entscheiden.

Gerne können Sie mir Ihr Beispiel per Mail an [email protected] senden und ich werde eine Vergleichsrechnung mit FE-BEUL anfertigen.

MfG
Steffen Clauß