3 Das neue Berechnungskonzept - bei DuEPublico

Das Kollapsverhalten moderner Binnengüterschiffe unter Berücksichtigung struktureller Imperfektionen _______
Dritte Kategorie: Hier werden die Verformungen und Spannungen einer einzelnen Platte beschrieben, wie sie
sich zwischen den Steifen eines Paneels ergeben. Auch hier steht die Belastung senkrecht auf der Oberfläche, die
Begrenzungen werden aber durch die Steifen gebildet. Die Verformungen sind räumlich und verlaufen außerhalb
der Ebenen, die durch die Steifen gebildet werden.
Abb. 3-24: Strukturverformungen am Beispiel von Plattenfeldern
Fig. 3-24: Structure deformation at panels
Die Spannungen in den Platten der ersten und zweiten Kategorie sind in erster Linie Membranspannungen und
(näherungsweise) konstant über der Plattendicke. Die Spannungen in der Platte aus den Verformungen der dritten
Kategorie resultieren aus einer lokalen Biegebeanspruchung. Sie enthalten aber auch nicht zu vernachlässigende
Membranspannungen, wenn die Verformungen im Vergleich zur Plattendicke nicht unerheblich sind.
Die vorangegangenen Erläuterungen verdeutlichen, daß sich die Verformungen und Spannungen an einem beliebigen
Punkt in einem Schiff (z.B. auf dem Innenboden) aus verschiedenen Komponenten zusammensetzen.
Diese haben alle unterschiedliche Ursachen. In vielen Fällen ist keine oder nur eine kleine Wechselwirkung zwischen
den drei Kategorien zu befürchten und jede kann einzeln betrachtet und für sich (i.a. linear) berechnet werden.
Die Berechnungen basieren dann auf der Balken- und Plattentheorie und die Ergebnisse werden durch einfache
Superposition angenähert. Spätestens bei großen Verformungen in der dritten Kategorie ist diese Vereinfachung
nicht mehr zulässig. Diese haben dann einen entscheidenden Einfluß auf die Verformungen der ersten beiden
und die Superposition kann dann nicht angewendet werden.
Die Verformungen der zweiten und dritten Kategorie werden i.a. durch die erwähnten betriebsbedingten Imperfektionen
bestimmt. Die Untersuchung der Wechselwirkungen (Interaktionen) zwischen diesen und den Verformungen
der ersten Kategorie sind Ziel der durchgeführten FE-Berechnungen.
Für die Gestalt der geometrischen Imperfektionen der Kategorie 3 sind verschiedene Formen denkbar. Typische
betriebsbedingte Schäden an versteiften Platten im Binnenschiffbau sind sinusförmige Halbwellen zwischen
den Steifen bzw. Bodenwrangen. Eine weitere Imperfektionsform sind Falten im Außenboden, im Innenboden
oder der Trogwand und werden z.B. durch Anlegen oder leichte Kollisionen hervorgerufen. Die Werte für
diese zum Teil recht scharfkantigen Falten betragen ein mehrfaches der Blechdicke. Treten diese Wellen oder
Falten an den Außenplatten eines Doppelbodens auf, so werden sie als ”Arbeitsfalten” betitelt. Diese haben ihre
Ursache in örtlichen Überbelastungen. Desweiteren sind lokale Schäden zu beachten, die durch starke Stöße von
Greifern, einer Grundberührung oder durch die Ladung verursacht werden. Diese können wie eine Kugelkalotte
oder auch wie eine Pyramide geformt sein. Die Untersuchung dieser Imperfektionsformen ist Gegenstand von
FEM Analysen in /V22/.
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