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Globales Beulen vs. lokales Beulen. Was bedeutet das?

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Globales Beulen vs. lokales Beulen. Was bedeutet das?

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Klären wir den Unterschied zwischen globalem und lokalem Beulen. Worin besteht der Unterschied? Was sind die entscheidenden Faktoren? Wie lassen sich potenziell gefährliche stabilitätsempfindliche Konstruktionen vermeiden?

Der Bemessungscode besagt, dass eine Berechnung nach der Theorie erster Ordnung für die Struktur verwendet werden darf, wenn die Zunahme der relevanten Schnittgrößen oder Momente oder jede andere Änderung des Strukturverhaltens durch Verformungen vernachlässigt werden kann.

IDEA StatiCa Member - Bauteilstabilität

Lokales Beulen betrifft einzelne Platten (Steifen, Stützensteg), und die entsprechenden Grenzwerte des Beulfaktors werden gemäß den Bemessungscodes und Forschungsexperimenten festgelegt. Die Auswirkungen des lokalen Beulens werden als vernachlässigbar angesehen, wenn der Beulfaktor:

$\geq 2 - bei einer 4-seitig gestützten Platte$
$\geq 3 - bei einer 3-seitig gestützten Platte$
$\geq 4 - bei einer 2-seitig (benachbart) gestützten Platte$
$\geq 15 - bei einer 2-seitig (gegenüberliegend) gestützten Platte$

In dem Video sehen Sie verschiedene Arten des Beulens und wie man mit ihnen umgeht, unter Berücksichtigung der Beulfaktoren und Beulformen.

Für eine umfassendere Erklärung, welche Arten des Beulens im untersuchten Bauteil zu erwarten sind, lesen Sie unseren Artikel über Lineare Beulanalyse (LBA) .

Wie werden die Beulergebnisse in bestimmten Fällen bewertet?

Zunächst müssen wir mithilfe der Beulanalyse den minimalen Kraftverstärkungsfaktor bestimmen, um das elastische kritische Beulen zu erreichen, α cr . IDEA StatiCa liefert die Beulfaktoren in Ergebnistabellen, und die Beulformen für jeden Faktor können in einer 3D-Ansicht dargestellt werden.

Der Grenzwert für die globale Analyse findet sich in EN 1993-1-1:2005 Kap. 5.2.1.

Beispiel 1

Im ersten Beispiel wird die Druckkraft auf den Träger aufgebracht, der über ein Anschlussblech verbunden ist.

Die Ergebnisse der geometrisch linearen Berechnung liegen vor, und der erste Faktor beträgt 8,76. Gemäß EN 1993-1-1:2005 Kap. 5.2.1 beträgt der Grenzwert 15, da dieser Anschluss für die Stabilität des Trägers selbst maßgebend ist, und die Schlussfolgerung lautet, dass die Verbindung die Beulanalyse nicht bestanden hat. Ganz zu schweigen davon, dass dieses einseitige Anschlussblech in dieser Verband-Konfiguration unter Druck gefährlich ist.

Lesen Sie hier weiter, wie man die Beulwiderstand eines Knotenblechs berechnet.

Beispiel 2

Andererseits kann bei den meisten Platten in Verbindungen lokales Beulen auftreten, und der maximale Wert des kritischen Beulfaktors α cr, der eine gründliche Analyse erfordert, ist in der Regel kleiner. Es wurde nachgewiesen, dass bei Steifen und Stützenfeldern unter Schub das Beulen nicht berücksichtigt werden muss, wenn der kritische Beulfaktor größer als 3 ist.

Wir müssen den richtigen Grenzwert für jede Komponente bestimmen und entscheiden. Dieses Beispiel zeigt, dass die erste Beulform die einer Steife mit dem Faktor α cr = 8,76 >> 3 ist. In diesem Beispiel ist diese erste Beulform nicht gefährlich.

Bei der Durchführung der Beulanalyse und der Auswertung der Ergebnisse ist ingenieurmäßiges Urteilsvermögen erforderlich. Die Frage ist, wann globale oder lokale Grenzwerte des kritischen Beulfaktors anzuwenden sind, und für die richtige Antwort ist die Kenntnis der Topologie und des Tragsystems der entworfenen Struktur entscheidend. Obwohl IDEA StatiCa in der Lage ist, Beulformen und den kritischen Faktor jedes Teils des Anschlusses zu liefern, bietet es keinen Normnachweis für das Beulen gemäß Code.

Wenn die Ergebnisse der Beulformen negative Werte liefern, bedeutet das nicht, dass die Berechnung fehlgeschlagen ist oder das Ergebnis falsch ist. Was in diesen Fällen genau passiert, wird in diesem Knowledge-Base-Artikel erklärt.

Ein praktisches Beispiel für die Auswertung der Bauteil-Beulanalyse wurde in diesem Webinar-Video vorgestellt:

Theoretischer Hintergrund

Für ein tieferes Verständnis des Themas Beulen und der IDEA StatiCa Lösung lesen Sie die wesentlichen Informationen zur Beulanalyse in unseren Artikeln zum theoretischen Hintergrund.

IDEA StatiCa Connection - Tragwerksplanung von Stahlanschlüssen

IDEA StatiCa Member - Bauteilstabilität

Tutorials

Wir haben Schritt-für-Schritt-Tutorials erstellt, um das Modell einzurichten und die Analyse durchzuführen. Die Links dazu finden Sie unten:

Tragwerksplanung eines stählernen Querträgers unter Biegedrillknicken (EN)

Tragwerksplanung und Normnachweis eines Stahlrahmens (EN)

Beulanalyse eines Stahlanschlusses (EN)

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