Der Einsatz von Seilen im Ingenieurbau ermöglicht häufig konkurrenzlos leichte, widerstandsfähige und zugleich wirtschaftliche Tragwerkslösungen. Voraussetzung hierfür ist eine wirklichkeitsnahe statische Bemessung der Seile.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines „Open Source“ Computerprogrammes für die Schnittgrößenberechnung ebener Seilsysteme an zwei Aufhängepunkten.
Dafür werden zunächst allgemeine und bemessungsrelevante Aspekte zum Bauteil Seil vorgestellt. Anschließend erfolgt die theoretische Herleitung von drei Berechnungsmodellen, welche für unterschiedliche Belastungsarten ausgelegt sind. Jedes dieser Berechnungsmodelle wird anhand eines praxisnahen Anwendungsbeispiels veranschaulicht. Auf Grundlage der theoretischen Herleitungen wird mithilfe der Mathematiksoftware „MATLAB“ ein Berechnungsprogramm für ebene Seiltragwerke entwickelt. Die Plausibilität dieses Programms wird durch Vergleichsrechnungen mit der Statiksoftware „RFEM“ im Rahmen einer Parameterstudie nachgewiesen.
Innerhalb der Plausibilitätskontrolle können größtenteils Abweichungen von weniger als 5 % erzielt werden. Einzelne Versuche zeigen größere Abweichungen. Hierfür werden die Ursachen erschlossen und behoben, bzw. Anwendungsgrenzen definiert, um eine sichere Verwendung des Programms zu gewährleisten.:1 Einführung 10
1.1 Seile im Bauwesen 10
1.2 Zielsetzung 11
1.3 Literaturüberblick und aktueller Wissensstand 12
2 Allgemeine Ausführungen zum Seil 13
2.1 Materialien 13
2.2 Herstellung 14
2.3 Eigenschaften von Drahtseilen 16
2.4 Anwendungsgebiete 27
2.5 Typische Einwirkungen 28
3 Theoretische Betrachtung 36
3.1 Berechnungsmodell für ebene Seiltragwerke 36
3.2 Seil unter Eigengewicht 39
3.3 Seil unter beliebiger vertikaler Belastung 54
3.4 Seil unter beliebiger Belastung in Seilebene 62
3.5 Seil unter reiner Zugbelastung 75
3.6 Biegesteifes Seil 75
3.7 Seil mit nichtlinearem Materialverhalten 77
4 Entwicklung eines Programms zur Berechnung ebener Seiltragwerke 79
4.1 Entwicklung des Programms 79
4.2 Plausibilitätskontrolle 86
5 Zusammenfassung und Ausblick 97
Anhang A: Auszug aus der Zulassung für eine 7-drähtige Spannstahllitze 101
Anhang B: Auszug aus der Zulassung für vorgefertigte Drahtseile 107
Anhang C: Produktdatenblatt Spiralseil 112
Anhang D: Programmcode „SEIL“ 113
Anhang E: Verzeichnis der verwendeten Variablen in Programm „SEIL“ 130
Anhang F: Berechnungsparameter RFEM 136
Anhang G: Übersicht Versuchsreihe zur Herleitung von Gl. 4.3 138
Literaturverzeichnis 141
Normenverzeichnis 144
Bildquellenverzeichnis 146 / The usage of cables for engineering often provides unparalleled lightweight, durable, and economically viable structural solutions. A prerequisite for that is a realistic static design of these cables.
The objective of this thesis is the development of an 'open source' computer program for calculating internal forces in planar cable systems with two support points.
To achieve this, general and design-relevant aspects for cables are initially presented. Subsequently, three calculation models, each designed for different types of loading, are theoretically derived. Each of these calculation models is demonstrated by a practical application example. Based on the theoretical derivations, a calculation program for planar cable structures is developed by using the software „MATLAB“. The plausibility of this program is verified by comparative calculations with the statics software „RFEM“ in the context of a parameter study.
Within the plausibility check, deviations of mostly less than 5% can be reached. A few tests show larger deviations. The causes for these are identified and emended, or application limits are defined to ensure the safe usage of the program.:1 Einführung 10
1.1 Seile im Bauwesen 10
1.2 Zielsetzung 11
1.3 Literaturüberblick und aktueller Wissensstand 12
2 Allgemeine Ausführungen zum Seil 13
2.1 Materialien 13
2.2 Herstellung 14
2.3 Eigenschaften von Drahtseilen 16
2.4 Anwendungsgebiete 27
2.5 Typische Einwirkungen 28
3 Theoretische Betrachtung 36
3.1 Berechnungsmodell für ebene Seiltragwerke 36
3.2 Seil unter Eigengewicht 39
3.3 Seil unter beliebiger vertikaler Belastung 54
3.4 Seil unter beliebiger Belastung in Seilebene 62
3.5 Seil unter reiner Zugbelastung 75
3.6 Biegesteifes Seil 75
3.7 Seil mit nichtlinearem Materialverhalten 77
4 Entwicklung eines Programms zur Berechnung ebener Seiltragwerke 79
4.1 Entwicklung des Programms 79
4.2 Plausibilitätskontrolle 86
5 Zusammenfassung und Ausblick 97
Anhang A: Auszug aus der Zulassung für eine 7-drähtige Spannstahllitze 101
Anhang B: Auszug aus der Zulassung für vorgefertigte Drahtseile 107
Anhang C: Produktdatenblatt Spiralseil 112
Anhang D: Programmcode „SEIL“ 113
Anhang E: Verzeichnis der verwendeten Variablen in Programm „SEIL“ 130
Anhang F: Berechnungsparameter RFEM 136
Anhang G: Übersicht Versuchsreihe zur Herleitung von Gl. 4.3 138
Literaturverzeichnis 141
Normenverzeichnis 144
Bildquellenverzeichnis 146
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:91254 |
| Date | 06 May 2024 |
| Creators | Wanke, Niklas |
| Contributors | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:masterThesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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