Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Empirischer Ansatz zur Ermittlung der mitschwingenden Wassermasse bei dynamischer Wasser-Bauwerks-Interaktion
Neben den statischen Belastungen einer Talsperre, wie z.B.: Eigengewicht, hydrostatische Wasserlast, Temperatur, etc., treten auch dynamische Lasten, wie das Erdbeben, am Bauwerk auf. Bei der Erdbebenbelastung wird das Bauwerk in transiente Schwingungen versetzt, die die Struktur zusätzlich zu den statischen Lasten beansprucht und es dadurch zu stark erhöhten Spannungen im Bauwerk kommt. Besonders zu berücksichtigen ist dabei die Interaktion des Wassers. Dies wird durch das mitschwingende Wasser des Reservoirs simuliert, und beeinflusst das dynamische Verhalten der Talsperre nicht unwesentlich. Um dieser dynamischen Wirkung Rechnung zu tragen, gibt es unterschiedliche Ansätze. Die einfachste Art das Wasser zu berücksichtigen ist der Ansatz der addierten Massen. Dabei wird in Abhängigkeit der Wassertiefe eine zusätzliche Wassermasse am Bauwerk nach Westergaard oder Zangar berechnet. Eine weitere Möglichkeit der Berücksichtigung bieten numerische Programme mit Hilfe sogenannter Acoustic- oder Fluid Elemente, die einer sehr guten Beschreibung der physikalischen Eigenschaften des Wassers entsprechen. Beim Vergleich zwischen den addierten Massen und diesen speziellen Elementen merkt man, dass die Druckverteilung im Reservoir sich sehr unterschiedlich verhält. So kommt es durch die Anwendung der Formel nach Westergaard zu sehr konservativen Ergebnissen. Zangars Ansatz hingegen passt sich der tatsächlichen Druckverteilung besser an und ähnelt den Ergebnissen der Acoustic Elemente. Was die beiden Ansätze der addierten Massen jedoch nicht berücksichtigen, ist dass der maximal auftretende Druck bei geneigten Interaktionsflächen nicht mehr an der tiefsten Stelle auftritt, sondern nach oben wandert. Diesem Umstand wird, mit der in dieser Arbeit entwickelten empirischen Formel, basierend auf den Erkenntnissen von Westergaard, Zangar und den Acoustic Elements, Rechnung getragen.
Empirischer Ansatz zur Ermittlung der mitschwingenden Wassermasse bei dynamischer Wasser-Bauwerks-Interaktion
Neben den statischen Belastungen einer Talsperre, wie z.B.: Eigengewicht, hydrostatische Wasserlast, Temperatur, etc., treten auch dynamische Lasten, wie das Erdbeben, am Bauwerk auf. Bei der Erdbebenbelastung wird das Bauwerk in transiente Schwingungen versetzt, die die Struktur zusätzlich zu den statischen Lasten beansprucht und es dadurch zu stark erhöhten Spannungen im Bauwerk kommt. Besonders zu berücksichtigen ist dabei die Interaktion des Wassers. Dies wird durch das mitschwingende Wasser des Reservoirs simuliert, und beeinflusst das dynamische Verhalten der Talsperre nicht unwesentlich. Um dieser dynamischen Wirkung Rechnung zu tragen, gibt es unterschiedliche Ansätze. Die einfachste Art das Wasser zu berücksichtigen ist der Ansatz der addierten Massen. Dabei wird in Abhängigkeit der Wassertiefe eine zusätzliche Wassermasse am Bauwerk nach Westergaard oder Zangar berechnet. Eine weitere Möglichkeit der Berücksichtigung bieten numerische Programme mit Hilfe sogenannter Acoustic- oder Fluid Elemente, die einer sehr guten Beschreibung der physikalischen Eigenschaften des Wassers entsprechen. Beim Vergleich zwischen den addierten Massen und diesen speziellen Elementen merkt man, dass die Druckverteilung im Reservoir sich sehr unterschiedlich verhält. So kommt es durch die Anwendung der Formel nach Westergaard zu sehr konservativen Ergebnissen. Zangars Ansatz hingegen passt sich der tatsächlichen Druckverteilung besser an und ähnelt den Ergebnissen der Acoustic Elemente. Was die beiden Ansätze der addierten Massen jedoch nicht berücksichtigen, ist dass der maximal auftretende Druck bei geneigten Interaktionsflächen nicht mehr an der tiefsten Stelle auftritt, sondern nach oben wandert. Diesem Umstand wird, mit der in dieser Arbeit entwickelten empirischen Formel, basierend auf den Erkenntnissen von Westergaard, Zangar und den Acoustic Elements, Rechnung getragen.
Empirischer Ansatz zur Ermittlung der mitschwingenden Wassermasse bei dynamischer Wasser-Bauwerks-Interaktion
Goldgruber, M. (Autor:in) / Feldbacher, R. (Autor:in)
2013
6 Seiten, 5 Bilder, 13 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Wellen-Bauwerks-Interaktion bei mörtelvergossenen Schüttsteindeckwerken
| UB Braunschweig | 2020
| DataCite | 1996