Abstract
ln der vorliegenden Arbeit wird die Umspannung des schlanken Druckstabes (A-=250) untersucht, mit der die Tragfähigkeit des Druckstabes unter Beibehaltung seines schlanken Erscheinungsbildes gesteigert wird. Die Umspannung besteht dabei aus nur auf Zug beanspruchbaren dünnen Stäben oder Seilen, und druck- und
biegebeanspruchbaren Spreizen, die die Zugstäbe mit dem mittig angeordneten,
schlanken Druckstab verbinden.
Darüber hinaus wird auch die Umspannung der Druckstabkette untersucht.
Als Druckstabkette wird der aus mehreren, abschnittsweise gelenkig miteinander
verbundenen Druckstababschnitten zusammengesetzte Druckstab bezeichnet, der
erst durch die Umspannung stabilisiert und tragfähig wird.
Die Tragfähigkeit des auf Druck beanspruchten schlanken Stabes ist abhängig
von seinem Biegewiderstand und der Größe der Biegebeanspruchung, die bei einer Belastung infolge von Imperfektionen entsteht, mit denen jeder Stab behaftet ist und deren Einfluss mit zunehmender Schlankheit des Stabes wächst.
Die Steigerung der Tragfähigkeit durch die Umspannung beruht auf der Vergrößerung
des Biegewiderstandes gegenüber dem Druckstab ohne Umspannung.
Mit der Zunahme des Biegewiderstandes verringert sich das Formänderungsverhalten
des umspannten Druckstabes und die Biegebeanspruchung des Druckstabes im Verhältnis zur äußeren Last. Gleichzeitig beteiligt sich die Umspannung an der Abtragung der Gesamtbiegebeanspruchung und verringert dadurch die Biegebeanspruchung im Druckstab weiter. Die Abtragung des Anteiles an der Biegebeanspruchung durch die Umspannung erfolgt durch die Zerlegung des Biegemomentes in ein Kräftepaar und dessen Aufnahme durch eine für die Zugstäbe günstigere Normalkraftbeanspruchung, die in den gegenüberliegenden Zuggliedern der Umspannung zu einer Zug- beziehungsweise Druckbeanspruchung führt.
Zur Aufnahme der Druckkräfte sind die biegeweichen Zugglieder ausreichend
vorzuspannen, so dass sie bis zum Versagen des Druckstabes nicht schlaff
werden.
ln der Summe nimmt die Biegebeanspruchung des Druckstabes, die die Größe
der aufnehmbaren Normalkraft begrenzt, erheblich ab und infolgedessen die
Tragfähigkeit des umspannten Druckstabes zu. Die Zunahme des Biegewiderstandes durch die Umspannung ist durch viele Faktoren, die sich auf das Erscheinungsbild des umspannten Druckstabes auswirken, beeinflussbar. ·
Mit Hilfe von Parametervariationen wird der Einfluss der für die Gestalt der Umspannung wesentlichen Faktoren auf die Tragfähigkeit mit Hilfe von initeElemente-
Berechnungen untersucht. Dazu gehören die Form der Umspannung, die Länge der Spreizen und deren Anzahl, und die Querschnittsabmessungen der Tragelemente der Umspannung, wobei die Gestalt der Umspannung besonders durch die Abmessungen der druck- und biegebeanspruchten Spreizen und weniger durch die der Zugglieder bestimmt wird.
Ziel der Arbeit ist es zum einen, bei den untersuchten Arten der Umspannung das
Tragverhalten und den Einfluss der Faktoren, die die Gestalt des umspannten
Druckstabes und die Steigerung der Tragfähigkeit maßgeblich beeinflussen,
möglichst anschaulich aufzuzeigen. Dies erfolgt unter anderem durch die Darstellung
der Biegemomentenanteile, um die die einzelnen Umspannungsparameter das Biegemoment im umspannten Druckstab reduzieren.
Darüber hinaus werden Diagramme für den Entwurf bereitgestellt, die die Zunahme
der Tragfähigkeit für die untersuchten Umspannungsparameter aufzeigen, und mit
denen die erforderlichen System- und Querschnittsabmessungen für beliebige
Systemlängen ermittelt werden können. Mit diesen Kenntnissen können dann schon beim Entwurf einer Umspannung deren Eigenschaften günstig gewählt, und die Auswirkungen von vielleicht zunächst formal getroffenen Entscheidungen besser eingeschätzt werden.
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