Nachweiskonzepte für versteifte Kreiszylinderschalen im internationalen Vergleich – Sind unsere Normen zu konservativ?

Zahlreiche experimentelle Untersuchungen haben es ermöglicht, auf der Basis der linearen Stabilitätstheorie Konzepte zur Bemessung versteifter Flächentragwerke im Bauwesen zu entwickeln. In der DASt-Richtlinie 017 sind z.B. Verfahren angegeben, mit denen, die im vorliegenden Beitrag untersuchten versteiften Kreiszylinderschalen auf relativ einfachem Wege berechnet werden können. Auch die internationale Normung (z.B. ECCS, ASME-Code, DnV) enthält Bemessungshinweise für versteifte Strukturen. Diese Bemessungsvorschläge beruhen auf Annahmen, die naturgemäß auf der sicheren Seite liegen, aber häufig die Frage provozieren, ob die Ergebnisse nicht zu konservativ und die Konstruktion nicht unnötig unwirtschaftlich wird. Mit Hilfe von Computerprogrammen können heute Beullasten sowohl von unversteiften als auch von versteiften Schalen unter Berücksichtigung ihres nichtlinearen Strukturverhaltens und ihres wirklichen nichtelastischen Werkstoffverhaltens berechnet werden. Dabei sind jedoch Schalenbeulversuche weiterhin notwendig, um Referenzergebnisse für die entwickelten Verfahren bzw. Rechenprogramme zu liefern. Beide Vorgehensweisen scheiden aber für den in der Praxis durchzuführenden Beulsicherheitsnachweis in der Regel aus, da sie für übliche Bauwerke (noch) zu kostspielig sind. Im vorliegenden Beitrag werden die nationale und einige internationale Nachweisverfahren einer kritischen Prüfung unterzogen, inwiefern sie den konkurrierenden Anforderungen an Sicherheit und Wirtschaftlichkeit genügen. Als Referenzergebnisse dienen neuere Versuche sowie ein experimentell abgesichertes Finite–Elemente–Programm, das am Institut für Statik in Hannover entwickelt wurde.