Numerische Simulation des Tragverhaltens textilverstärkter Bauwerke: Fid-Bau Portal

Numerische Simulation des Tragverhaltens textilverstärkter Bauwerke

Steiningen, Frank

Stahlbetontragwerke sind in ihrer Lebensdauer vielfältigen Beanspruchungen ausgesetzt (chemische, physikalische und mechanische Einwirkungen). Aus diesen Gründen kann im Nutzungszeitraum eine Verstärkung der vorhandenen Konstruktion notwendig werden. Aktueller Stand der Technik ist der Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) als CFK-Lamellen oder als CFK-Sheets. Eine neue Technologie ist das Einbetten einer textilen Struktur in eine Feinbetonmatrix, die auf die Betonoberfläche aufgebracht wird. Im Unterschied zur Kurzfaserbewehrung werden Endlosfasern eingesetzt, die in einer textilen Struktur beanspruchungsgerecht ausgerichtet sind. Bei der Verstärkung von Stahlbeton mit textilbewehrten Feinbetonschichten entsteht ein Mehrschichtenverbundstoff. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Beitrag zur wirklichkeitsnahen numerischen Simulation des Tragverhaltens textilverstärkter Stahlbetonkonstruktionen zu leisten. Vorgeschlagen wird ein Multi-Referenzebenen-Modell (MRM), dessen diskontinuierliche Multi-BERNOULLI-Kinematik es ermöglicht, das Verformungsverhalten des Mehrschichtenverbundwerkstoffes Stahlbeton mit textilbewehrter Verstärkungsschicht zu beschreiben. Die entwickelten finiten MRM-Elemente, die aus geschichteten Subelementen und dazwischen angeordneten Interface-Elementen bestehen, erlauben es, die Rissbildung in den Stahlbetonschichten beziehungsweise in den textilbewehrten Feinbetonschichten sowie ein Verbundversagen zwischen den Schichten zu berücksichtigen. Im Rahmen der fuzzy-stochastischen Tragwerksanalyse textilverstärkter Stahlbetonkonstruktionen wurde ein Programmsystem FALT-FEM erfolgreich als deterministische Grundlösung eingesetzt.