Spannungsanalysen im Stahlbau am Beispiel eines Fachwerkknotens und dem Schweißnahtdetail einer Trogbrücke

Abstract

Das Thema meiner Diplomarbeit ist die Analyse von Spannungszuständen in Stahlkonstruktionen und deren Modellbildung anhand von zwei ausgesuchten Beispielen des Stahlbaus. Im ersten Teil meiner Arbeit wird ein Knotendetail einer Fachwerkbrücke analysiert. Es wird eine zirka fünfzig Meter lange und zehn Meter breite Straßenbrücke für dieses Beispiel herangezogen. Untersucht wird der zweite Obergurtknoten nach dem Auflager. Dabei werden die Ergebnisse, die aus einer ingenieurmäßigen Berechnung der Spannungen entlang der maßgebenden Schnitte des Knotens resultieren, den Resultaten aus finite Elementen Untersuchungen gegenübergestellt. Von besonderem Interesse sind dabei Übereinstimmungen und Abweichungen hinsichtlich der auftretenden maximalen Spannungen. Bei größeren Differenzen, wird versucht, mittels einfacher und plausibler Modelle, die Ergebnisse aus der FE-Berechnung anzunähern. Der zweite Abschnitt meiner Diplomarbeit befasst sich mit der Auswirkung von unterschiedlichen Schweißnahtgeometrien auf die Spannungen in der Stoßfuge einer Trogbrücke. Es werden drei unterschiedliche Regelquerschnitte von Trogbrücken, die für verschiedene Spannweitenbereiche geeignet sind, untersucht. Die Spannungsermittlung erfolgt auch bei diesem Beispiel auf Basis der finiten Elemente Methode.<br />Um die Ergebnisse plausibilisieren zu können, werden die Spannungen in den an die Fuge angrenzenden Regelbereichen ermittelt und verglichen.<br />

This master thesis was written at the Institute for Steel Structures at the Technical University of Vienna. The main topic is the analysis of stresses in steel constructions and their modelling. The first part of my thesis includes the analysis of a junction of a truss bridge. For my investigations I have chosen a bridge with a length of fifty metres and a width of ten metres. Two different calculation methods are used to analyse the truss junction. The first method is based on the Euler-Bernoulli beam theory. This procedure leads to simple equations which can often be solved by hand but there is one problem.<br />The adherence to the limitations of this method of computation cannot be ensured. This is the reason why a second calculation method, which uses the finite element approach, is necessary to compare the results. The focus is on varieties between the maximum existing stresses. If there are big differences it will searched for better models to ensure the correlation between the calculation results. The second part of my thesis covers the effects of different weld seam geometries for the stresses in the butt joint of a trough bridge. Three different types of bridges are analysed. Each of them is adapted to a different span. The calculations are also based on the methods of finite elements. To ensure plausible results the tensions next to the joint are calculated with the Euler-Bernoulli beam theory and compared with the results of the computation with the finite element method.<br />