Beschreibung
P 1078 – Bestimmung der effektiven Schubsteifigkeit von Ständerrahmen zur Sicherung von Stabilität und Gebrauchstauglichkeit von Regalsystemen
Für den Bau von Hochregallagern kommen in aller Regel fachwerkartige Ständerrahmen aus dünnwandigen, kaltgeformten Stahlprofilen zur Ausführung. Konstruktionsbedingt weisen die Ständerrahmen eine im Vergleich zur Schubtheorie von Engesser signifikant reduzierte Schubsteifigkeit auf. Bisher sind die Grundlagen zur analytischen Berechnung der Schubsteifigkeit nicht gegeben und es ist gängige Praxis die Schubsteifigkeit der Ständerrahmen auf experimentellem Weg zu bestimmen. Diese Herangehensweise ist sehr kostenintensiv und verhindert eine gezielte Optimierung der hoch beanspruchten Regaltragwerke. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens erfolgte zunächst eine umfassende Literaturrecherche. Dabei wurden die vorhandenen Erkenntnisse zu den maßgeblichen Einflussfaktoren zusammengetragen und die Grundlagen für die Anwendung der Komponentenmethode aufbereitet. Mit Hilfe von insgesamt 73 Großbauteilversuchen ist das Trag- und Verformungsverhalten der Ständerrahmen in „liegenden“ und „stehenden“ Rahmenschubversuch detailliert analysiert worden. Auf Basis der Versuchsergebnisse und weiterführender Vergleichsrechnungen konnte gezeigt werden, dass die reine Schubsteifigkeit unabhängig von der Versuchsdurchführung ist und die differierenden Ergebnisse allein auf die unterschiedlich großen Anteile der globalen Biegeverformungen zurückzuführen sind. Die in den Großbauteilversuchen vertieften Kenntnisse über das Trag- und Verformungsverhalten der Ständerrahmen haben dazu beigetragen, die wesentlichen Einflussfaktoren zu identifizieren und eine Aufteilung der Ständerrahmen in acht Komponenten zu entwickeln. Für jede dieser Komponente sind Steifigkeitskoeffizienten auf analytischem oder numerischem Weg hergeleitet worden. Aufbauend auf den Arbeiten von Engesser ist ein Gesamtmodell entwickelt worden, dass es erlaubt die anteiligen Schubsteifigkeit der Ständerrahmen – analog zu einer Reihenschaltung von Federn – zu einer äquivalenten Federsteifigkeit zusammenzufassen. Mit Hilfe des Gesamtmodells und der Zerlegung der Ständerrahmen in acht Komponenten, können Schlüsselkomponenten identifiziert und die Ständerrahmen im Hinblick auf die Schubsteifigkeit gezielt optimiert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sind mögliche Optimierungspotentiale aufgezeigt und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen durchgeführt worden. Für eine einfachere Anwendung in der Praxis ist für das Gesamtmodell zudem eine baupraktische Aufbereitung erfolgt, deren Anwendung in Musterberechnungen vorgestellt wird.
Veröffentlichung:
April 2019
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. D. Ungermann, Dipl.-Ing. St. Schneider, A. Pätzold M.Sc.
