Ihsan Mungan

Eine allgemeine Schalentheorie endlicher Verformungen

Aufstellung einer geometrisch nichtlinearen Theorie fur Schalentragwerke beliebiger Geometrien. Die Gleichungen werden in allgemeinen krummlinigen Koordinaten unter Verwendung der Tensorrechnung hergeleitet.

Berechnung von Seilnetzkonstruktionen

Seilnetzkonstruktionen sind weiche Konstruktionen, deren geometrische Steifigkeit nur durch nichtlineare Beziehungen beschrieben werden kann. Dabei bezieht sich die geometrische Nichtlinearitat auf die Seilkinematik und nicht auf die Verformung der Seile selbst. Im Gegensatz zu den steifen Konstruktionen mus also das Gleichgewicht am deformierten System untersucht werden. Da die Geometrie dieser Gleichgewichtslage nicht bekannt ist, ergibt sich ein Formfindungsproblem bezuglich der schon durch Eigengewicht, und wie im Fall der Seilnetzkuhlturme, auch durch Vorspannung beanspruchten Konstruktion.

Vergleich verschiedener Ausführungsmöglichkeiten für Kühlturmschalen

Fur die Herstellung von Grosnaturzugkuhlturmen ergeben sich im wesentlichen die nachfolgend aufgefuhrten konstruktiven Ausbildungsmoglichkeiten: 1. Schalentragwerk aus Stahlbeton, hergestellt mit Hilfe einer Kletterschalung, 2. Seilnetzkuhlturm, 3. Schalentragwerk aus Stahlbeton, hergestellt aus Fertigteilen, 4. Kuhlturm als Stahlkonstruktion.

Stahlbetonkühlturm mit Fertigteilschalensegmenten

Die vorliegende, von vielen moglichen als Beispiel gewahlte Bauweise basiert auf dem Gedanken, die Kuhlerschale durch in Meridianrichtung verlaufende sehr starke Rippen auszusteifen, wahrend gleichzeitig die Wandstarke der zwischen den Rippen angeordneten Schalensegmente verringert wird (16). Durch die Verwendung von Fertigteilserien mit einem in Vergleich zu konventionellen Kuhlturmen geringeren Massenbedarf, konnte die vorgeschlagene Bauweise eine wirtschaftlichere Errichtung von Kuhlturmen groser Hohe ermoglichen. Ansicht und Abmessungen eines in dieser Bauweise konzipierten Kuhlturmes sind im Bild 6.1 zu ersehen.

Theoretische und numerische Grundlagen zur Berechnung von Kühltürmen mit unmittelbar tragender Haut

Bei der Festlegung der Wanddicke von Kuhlerschalen ist die Beulsicherheit masgebend. Nach DIN 1045, Abschnitt 24.3, darf die Beulsicherheit bei Schalen aus Stahlbeton nicht kleiner als 5 sein. Im Rahmen des Forschungsvorhabens “Beuluntersuchungen an hyperbolischen Rotationsschalen des Landes Nordrhein-Westfalen” wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen durchgefuhrt (13). Aufbauend auf diese Untersuchungen wurden Parameterstudien vollzogen, die das Beulverhalten der Kuhlturmschalen klaren (10). Danach ist das Beulen ein Vorgang, der durch einen kritischen Spannungszustand von einer Stelle aus eingeleitet wird. Die kritischen Spannungszustande sind meist biaxial und fur diese wurde an Hand der Versuchsergebnisse und der durchgefuhrten Berechnungen ein Interaktionsdiagramm in der Form

Versuche mit statischer Beanspruchung

\text{0}\text{.80}\left( \frac{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{11}}}}{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{110}}}}\text{+}\frac{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{22}}}}{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{220}}}} \right)\text{+0}\text{.20}\left[ {{\left( \frac{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{11}}}}{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{110}}}} \right)}^{\text{2}}}\text{+}{{\left( \frac{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{22}}}}{{{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}_{\text{220}}}} \right)}^{\text{2}}} \right]\text{=1}

Die numerische Behandlung der nichtlinearen Theorie

(2.1) ermittelt.

Die numerische Ermittlung der Verzweigungslast nach der Stabilitätstheorie

Die Traglast oder der Grenzzustand einer Stahlbetonplatte ist erreicht, wenn die plastifizierten Gebiete dieser Platte solche Ausdehnung und Anordnung zueinander annehmen, das sich ein kinematisch zulassiges Durchbiegungsgeschwindigkeitsfeld realisieren kann. Dadurch wird die Platte in ein geometrisch veranderliches System uberfuhrt.