Längenabhängigkeit des Beulwiderstandes umfangsdruckbeanspruchter stählerner Kreiszylinderschalen

Das Versagen von Silos und Tanks wird häufig durch Druckunterschiede zwischen Außen- und Innendruck verursacht. Obwohl es sich beim Lastfall konstanter Umfangsdruck um einen Basisbeulfall der Kreiszylinderschale handelt, sind selbst hierbei einige Fragen noch nicht geklärt. Vergleicht man die Beulwiderstände, die sich in den technischen Regelwerken nach dem experimentell gestützten spannungsbasierten Beulsicherheitsnachweis ergeben, mit den Versagenslasten, die man bei einem numerisch gestützten Beulsicherheitsnachweis unter Einbeziehung von geometrischen Ersatzimperfektionen ermittelt, ergeben sich Diskrepanzen im Bereich langer Schalen. Im Beitrag werden experimentelle Ergebnisse eines deutsch-polnischen Kooperationsprojektes vorgestellt, das diesen Widersprüchen nachgeht. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass der Beulwiderstand dünnwandiger Schalen unter Umfangsdruck auch von der geometrischen Schalenschlankheit abhängt. Das wird gegenwärtig von den Vorschriften noch nicht erfasst, so dass lange Schalen konservativer als kurze Schalen bemessen werden.

Influence of the length-to-radius ratio on the buckling resistance of cylindrical steel shells subject to hoop compression.
The failure of silos and tanks is often caused by differences between outer and inner pressure. Although the load case hoop compression is a basic buckling case of cylindrical shells, there are still some problems that have to be tackled. For long cylinders, discrepancies arise when comparing the buckling resistances calculated from the experimentally based stress design of current design rules with the resistances derived from numerical buckling strength verifications using equivalent geometric imperfections. In the contribution, the experimental results of a German-Polish research project, concerning that problem, are presented. The evaluation of the results reveals that the buckling resistance of thin-walled cylindrical steel shells subject to hoop compression also depends on the geometrical slenderness. This fact is neglected in current design rules. Therefore, long cylinders are designed more conservatively than short cylinders.