Nichtlineare Strukturanalysen

Unter Zugrundelegung der folgenden Annahmen werden Tragwerke in der Regel mit herkömmlichen linearen Verfahren der Baustatik und Baudynamik berechnet. Vorteile hierin bestehen in der Einfachheit der Grundgleichungen und der Gültigkeit des Superpositionsprinzips (Überlagerung von Einwirkungen, Bildung von Bemessungskombinationen).

  1. Lineares Materialverhalten (Gültigkeit des Hookeschen Gesetzes)
  2. Kleine Verformungen gegenüber den Tragwerksabmessungen (Lineare kinematische Beziehungen - linearer Zusammenhang zwischen den Dehnungen und Verformungen)
  3. Keine veränderlichen Systeme (kein Abheben von Auflagern, etc...)

Das eigentliche Materialverhalten wird hierbei erst bei der Berechnung des Widerstands auf Materialebene berücksichtigt (z.B. Annahme eines in der Zugzone gerissenen Querschnitts im Stahlbetonbau oder eines plastifizierten Querschnitts nach dem Verfahren E-P im Stahlbau, Möglichkeit einer begrenzten Momentenumlagerung).

Eine wesentlich aufwändigere, aber wirklichkeitsnähere Betrachtungsweise bietet die nichtlineare Strukturanalyse. Hier können sowohl materielle Nichtlinearitäten Punkt 1 (z.B. Rissbildung und Steifigkeitsverlust im Stahlbetonbau, Plastifizierung im Stahlbau) und geometrische Nichtlinearitäten Punkt 2-3 direkt in der Analyse berücksichtigt werden. Diese Art der Tragwerksberechnung unter Aktivierung von Systemreserven ist in der Regel nur bei Nachrechnungen sinnvoll, nur in Ausnahmefällen bereits in der Entwurfsphase. Eine Lösung erfolgt nicht direkt, sondern durch inkrementell-iterative Lösungsalgorithmen.

Die wesentliche Herausforderung besteht nicht in der Erzeugung der Ergebnisse, sondern vielmehr in der Modellbildung und der physikalischen Ergebnisinterpretation. Diese erfordern vom Ingenieur ein hohes Maß theoretischer Kenntnisse und praktischer Erfahrung in diesem Gebiet.

Folgende Untersuchungen wurden von uns zum Teil mit kommerzieller Software, zum Teil aber auch mit Softwareeigenentwicklungen durchgeführt.



Nachweis der Standsicherheit einer Stahlbetonsumpfdecke im Kerntechnischen Ingenieurbau unter Strahllasten (Rohrleitungsbruch) mit nichtlinearen Verfahren


 


Bewertung der Standsicherheit eines bestehenden Naturzugkühlturms mit nichtlinearen Verfahren nach neuestem Stand von Wissenschaft und Technik (DIN 1045-1 und BTR 2005 zum Zeitpunkt der Untersuchung)


Nachweis der Standsicherheit eines imperfekten Kühlturmschalentragwerks mit nichtlinearen Verfahren

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  Prof. Dr.-Ing. Christian Lang IBB lang GmbH | info@ibb-lang.de Tel.: 06321/1853329 Fax: 06321/1854802