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.

 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. 

Abb.2: Stützlinie und Hauptdruckspannungen 

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte dem Artikel im Anhang. Dieser wurde 2007auf dem Kongress ANSYS Conference & 25th CADFEM Users’ Meeting 2007 publiziert.

Anlagen:

Bogenbrücken aus Natursteinmauerwerk.pdf

[Bogenbrücken aus Natursteinmauerwerk]

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