Zusammenfassung des Abschlussberichtes zum Forschungsprojekt

Untersuchungen zu Unterbauten der Decksausrüstung und Ladungssicherung

(A 241 S 24/10117/2006)

Laufzeit der Forschungsarbeiten: 01.07.2006 - 31.12.2008

Die Ladungssicherung auf Schiffen, z. B. an Deck von Container- und Ro/Ro-Schiffen, erfolgt mittels Ketten oder Stangen sowie auf Fundamenten mit Twistlocks. Zur Übertragung der Kräfte in die Schiffskonstruktion werden in der Regel Unterbauten in Form von Schlingen (interkostale Steifen) vorgesehen. Da ihr Einbau aufwändig ist und nicht immer leicht in den Fertigungsablauf zu integrieren ist, wird versucht, auf Schlingen teilweise oder ganz zu verzichten - ggf. zugunsten einer dickeren Decksplatte. Hierbei müssen die Unterbauten sowohl hinsichtlich der Maximallasten zur Vermeidung von plastischen Verformungen als auch hinsichtlich der zyklischen Lasten zur Vermeidung von Ermüdungsrissen bemessen werden.

Um mehr Klarheit über die zu erwartenden Lastkollektive zu bekommen, wurden in dem Vorhaben Messungen an den Laschketten eines Trailers auf einem Fährschiff vorgenommen. Die ermittelten Kräfte wurden mit Berechnungen auf Basis eines Mehrkörper-Systems sowie eines Finite-Elemente-Modells verglichen und auf die gesamte Betriebszeit extrapoliert.

Herkömmliche Unterbauten in Form von Schlingen und Stützblechen wurden in mehreren Varianten am Beispiel von Containerfundamenten rechnerisch untersucht. Es zeigte sich, dass der Wegfall einzelner Unterstützungen generell zu Spannungsspitzen führt, welche eine Begrenzung der Belastung erfordern. In weiteren Untersuchungen wurden Konstruktionen betrachtet, bei denen der Unterbau alleine aus einer weiteren Decksplatte besteht. Dieses wird von der Werftindustrie als eine günstige Alternative zum Beispiel bei begrenzten Laschkräften angesehen.

Unterbauten in Form einer dickeren Platte wurden im Vorhaben mit Schwing- und Betriebsfestigkeitsversuchen untersucht. Als Bauteile wurden ein Laschauge, ein Containerfundament und ein Laschtopf ausgewählt, welche eine linienförmige, rechteckige und kreisförmige Krafteinleitung in die Platte repräsentieren. Die hier auftretenden Spannungsspitzen wurden mit Hilfe der Strukturspannung am Nahtübergang hinsichtlich der Schwingfestigkeit bewertet. Mit dieser kann auch die Maximalbeanspruchung hinsichtlich plastischer Verformungen bewertet werden, wobei entsprechende Grenzwerte in den Vorschriften noch festzulegen sind.

Die Ergebnisse des Vorhabens tragen zwar zur Senkung des Fertigungsaufwandes für Unterbauten auf Container-, RoRo- und Schwergutschiffen bei.

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Das Forschungsvorhaben wurde gefördert von der Stiftung Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.