Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Ein Finite-Elemente-Modell zur Berechnung von Falten in vorgespannten Membrantragwerken
Membranentragwerke erhalten ihre Tragfähigkeit auf Grund der vernachlässigbaren Biegesteifigkeit ausschließlich durch die Gaußsche Krümmung der Fläche und die Vorspannung. Die Entwurfsvorgabe für die Tragstruktur ist ein Zugspannungszustand. Es sind dennoch Lastfälle möglich, bei denen die Membrane durch Faltung den Druckspannungen ausweicht. Im Beitrag wird ein mechanisches Modell und dessen numerische Umsetzung vorgestellt, mit dem die Bestimmumg von Verformungs-, Spannungs- und insbesondere Faltungszustand von Membranenstrukturen möglich ist. Das Modell basiert auf der Formulierung eines Optimierungsproblems. Darin ist dei Minimierung der Differenz der Spannungen der spezifischen Formänderungenergie die Zielfunktion, während zwei unabhängige Spannungskriterien, welche ein straffes, faltenfreies Gebiet umschließen, als Nebenbedingungen in das Problem eingebracht werden. Die Kuhn-Tucker-Bedingungen werden zur Bestimmung der aktiven Nebenbedingungen herangezogen.
Ein Finite-Elemente-Modell zur Berechnung von Falten in vorgespannten Membrantragwerken
Membranentragwerke erhalten ihre Tragfähigkeit auf Grund der vernachlässigbaren Biegesteifigkeit ausschließlich durch die Gaußsche Krümmung der Fläche und die Vorspannung. Die Entwurfsvorgabe für die Tragstruktur ist ein Zugspannungszustand. Es sind dennoch Lastfälle möglich, bei denen die Membrane durch Faltung den Druckspannungen ausweicht. Im Beitrag wird ein mechanisches Modell und dessen numerische Umsetzung vorgestellt, mit dem die Bestimmumg von Verformungs-, Spannungs- und insbesondere Faltungszustand von Membranenstrukturen möglich ist. Das Modell basiert auf der Formulierung eines Optimierungsproblems. Darin ist dei Minimierung der Differenz der Spannungen der spezifischen Formänderungenergie die Zielfunktion, während zwei unabhängige Spannungskriterien, welche ein straffes, faltenfreies Gebiet umschließen, als Nebenbedingungen in das Problem eingebracht werden. Die Kuhn-Tucker-Bedingungen werden zur Bestimmung der aktiven Nebenbedingungen herangezogen.
Ein Finite-Elemente-Modell zur Berechnung von Falten in vorgespannten Membrantragwerken
A finite-element model for the analysis of prestressed membrane structures
Ziegler, R. (Autor:in) / Wagner, W. (Autor:in) / Bletzinger, K.U. (Autor:in)
Der Bauingenieur ; 77 ; 58-64
2002
7 Seiten, 10 Bilder, 20 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Ein Finite-Elemente-Konzept zur Berechnung von vorgespannten Memebrantragwerken
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