- Parameterstudien

 

 

 

In der Forschung sind Parameterstudien unersetzlich. Durch diese Versuche erzielt man in den verschiedensten Berufszweigen optimale Problemlösungen. Sei es in Pharmazie ein Medikament, bei dem durch unzählige Versuche mit unterschiedlichen Parametern die chemische Zusammensetzung optimiert wird, oder in der Ingenieurswissenschaft ein Strukturverhalten, welches durch Variation von Parametern das günstigste Modell entstehen lässt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird anhand von Parameterstudien für vorgegebene Belastungssituationen unter der Bedingung von abgewandelten Geometrien und Materialeigenschaften der Einfluss auf das Strukturverhalten der „Grouted Connection“ analysiert. Es werden verschiedene Parameter variiert:

 

• Übergreifungslänge

• Stahldicke

• Materialeigenschaften des Grouts

 

Aus Zeitproblemen, die aus der intensiven Verifikation sowie der komplexen Modellerstellung resultieren, konnte nicht ausführlich auf die Parameterstudien eingegangen werden. Ergebnisse und Erkenntnisse sind im Folgenden dennoch kurz zusammengefasst.

 

 

2. Variation der Übergreifungslängen zwischen 1,3 - 1,5 x Durchmesser Pile

 

Im ersten Teil der Parameterstudie wird die Übergreifungslänge zwischen des Transition Pieces variiert. Alle anderen Geometrien und Programmeinstellungen bleiben dabei unverändert, was eine Differenz aus anderen Einflüssen ausschließen soll. Die Modellgeometrie ist in vertikaler Richtung durch die Übergreifungslänge verändert, aber in alle anderen Richtungen identisch zum 3-D Modell. Es ist mit der Elementierung „fein“ (75/150mm) gerechnet worden und einer Belastung von 10000 KNm, die in dem Mittelpunkt der Balkenspinne eingeleitet wurde. In der dieser Tabelle sind die globalen Spannungen und Verschiebungen dargestellt, die aus den Berechnungen resultieren. Es wird ersichtlich, dass für die Stahlkomponenten der Biegedruck-und Biegezugspannung (SZ) signifikant sind. Für den Grout ist die maßgebende Spannung die Tresca-Vergleichsspannung (SINT). Große Spannungsunterschiede sind zwischen den variierten Übergreifungslängen nicht ersichtlich, was sicherlich aus der relativ geringen Belastung resultiert, denn eine Bemessungslast wäre etwa das 4-fache des aufgebrachten Last.

 

Aus Zeitgründen konnte aber mit keiner größeren Last gearbeitet werden, da die komplexe Struktur (Nichtlinearität-Kontakte/ Vernetzung-„fein“) viele Rechenschritte benötigt hätte, um zu einer plausiblen - konvergierenden Lösung zu kommen. Diese Erkenntnis resultiert aus ausgeführten Berechnungen, die mit den Übergreifungslängen 1,0- und 1,3*DP zu nicht konvergierenden Lösungen führten. Diese Erkenntnis resultiert aus ausgeführten Berechnungen, die mit den Übergreifungslängen 1,0- und 1,3*DP zu nicht konvergierenden Lösungen führten, unter Belastung einer Bemessungslast (40000 KNm).

 

Während der Lösungsphase schreibt ANSYS ein Log-File, sowie ein File für sämtliche Fehlermeldungen. Anhand dieser Dateien lassen sich in der Regel Erkenntnisse zu Fehlerursachen ableiten, wenn man die nötige Erfahrung besitzt. Es werden dort Meldungen geschrieben, die beispielsweise Eingriffe auf die Rechensteuerung zeigen. Hat man das Konvergenzniveau erhöht, so wird das als Fehler bzw. Warnung in die Error Datei geschrieben. Wählt man Elemente, die nicht zusammen passen, so steht das in der Error-Datei. Ist die Toleranzniveau an Warnmeldungen überschritten, so bricht ANSYS die Analyse ab. Dieses File hat im Laufe der Simulationsphase einige Erkenntnisse gebracht.  

 

 

Im zweiten Teil der Parameterstudie sollten die Stahldicke von Pile und Transition Piece variiert werden. Alle anderen Geometrien und Programmeinstellungen bleiben dabei unverändert, was eine Differenz aus anderen Einflüssen ausschließen soll. Die Modellgeometrie ist in radialer Richtung durch die Stahldicken verändert, aber in axiale Richtung identisch zum 3-D Modell aus dem Kapitel Verifikation. Die veränderte Struktur wird mit dem Standardmodell, was bereits zur Verifikation genutzt worden ist, verglichen.

 

Belastung: MY=40000 KNm (realer Belastung)

Veränderte Geometrie: Pile, Transition Piece