TragWerk betreibt Grundlagenforschung zum Tragverhalten von Bogenkonstruktionen. Es wurde bereits ein „Ebenes Diskontinuumsmodell“ auf Grundlage der Finiten-Elemente-Analyse in Verbindung mit einem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept fertig entwickelt; vertiefende Forschungsarbeiten zum räumlichen Tragverhalten dauern an.


Das Hauptanliegen von Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Bogenbrücken besteht darin, die meist historisch wertvolle und auch robuste Bausubstanz hinsichtlich ihrer Belastbarkeit möglichst realitätsnah einzuschätzen, um deren Erhalt durch kostengünstige Sanierung zu unterstützen.

 

Entkoppeltes Diskontinuumsmodell

 Abb.1: Entkoppeltes Diskontinuumsmodell

 

Dazu wird am Beispiel einer Natursteinbogenbrücke aus Quadermauerwerk eine neue Methode auf Basis von Traglastkurven mit dem sogenannten „Entkoppelten Diskontinuumsmodell“ hergeleitet. 

  • Mit den zugrunde liegenden Traglastkurvenscharen lassen sich für häufig vorkommendes Natursteinmauerwerk unter Berücksichtigung der realen Geometrie- und Materialparameter die Querschnittstragfähigkeiten ablesen. Die Traglasten sind am Mikromodell mit den nichtlinearen Materialeigenschaften ermittelbar. Für die Steine wird das Bruchmodell nach Mohr-Coulomb und bei Annahme von plastischen Eigenschaften für den Mörtel das Fließmodell nach Drucker-Prager angewendet.
  • Die Beanspruchung der Bogenkonstruktion wird über die Berechnung der Stützlinie als Beanspruchungspfad des maßgebenden Querschnitts dargestellt.
  • Der Schnittpunkt von Beanspruchungspfad und Bemessungstraglastkurve ergibt im Vergleich zum Sicherheitsindex den Ausnutzungsgrad der Konstruktion.

Die rechnerischen Bruchlasten nach dem „Entkoppelten Diskontinuumsmodell“ und experimentelle Versuche an Bogentragwerken im Maßstab 1:1 zeigen eine gute Übereinstimmung. 

 

Stützlinie und Hauptdruckspannungen 

Abb.2: Stützlinie und Hauptdruckspannungen 

 

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte folgendem Artikel, welcher 2007 auf dem Kongress ANSYS Conference & 25th CADFEM Users’ Meeting 2007 publiziert wurde:

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