Tragverhalten von einschaligem Natursteinmauerwerk unter zentrischer Druckbeanspruchung

Entwicklung und Anwendung eines Finite-Elemente-Programmes

Huster, Ulrich

kassel university press, ISBN: 978-3-933146-34-2, 2000, XII, 185 Seiten

URN: urn:nbn:de:0002-340

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2000

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Inhalt: Bei der vorgelegten Arbeit handelt es sich um einen Beitrag zur Analyse des Tragverhaltens und des Versagensmechanismus von einschaligem Natursteinmauerwerk unter zentrischer Druckbeanspruchung. Die Arbeit ist so gegliedert, dass jedes Kapitel für sich lesbar ist. Die Arbeit wendet sich, insbesondere mit den Kapiteln 3, 6 und 7, an den an Mauerwerkskonstruktionen interessierten praktisch tätigen Ingenieur und mit den Kapiteln 4, 5 und 6 an die mit Materialformulierungen und -modellen beschäftigten Forschern.

Nach der Einleitung folgt in Kapitel2 die Beschreibung der mechanischen Eigenschaften ausgewählter Natursteine und verschiedener Mörtel.

In Kapitel 3 werden theoretische Überlegungen zum Tragverhalten von Mauerwerk angestellt. Bemessungsregeln und Berechnungsansätze von Druckfestigkeiten aus Normen und Forschung werden mit den notwendigen Hintergrundinformationen dargestellt. Diese werden auf, von anderer Seite veröffentlichten, Versuchsdaten angewendet und bewertet.

Im Kapitel 4 wird der Stand der Forschung bezüglich numerischer Analysen von Mauerwerk beschrieben. Daraus werden Anforderungen an die Entwicklung des eigenen Programms formuliert. Die wichtigsten sind die Trennung von Stein und Mörtelelementen, das dreidimensionale Materialmodell, die Berücksichtung nichtlinearen Mörtelverhaltens und die Abbildung der möglichen Versagensmechanismen. Der theoretische Hintergrund, die Beschreibung der benötigten Materialmodelle und deren Umsetzung in das FE-Modell werden im 5. Kapitel erläutert.

Die Verifikation des Programms erfolgt an dreiaxialen Betonversuchen und 3-Stein-Mauerwerksmodellkörpern in Kapitel 6. Dort werden auch Spannungsverläufe und Versagensmechanismen während verschiedener Belastungsstufen analysiert.

Im 7. Kapitel werden die Ergebnisse einer Parameterstudie vorgestellt. Sie ermöglichen die Unterscheidung wesentlicher von unwesentlichen Eigenschaften der Einzelkomponenten Stein und Mörtel. Dort werden auch die Berechnungsergebnisse ausgewählter Bemessungsvorschläge mit denen des numerischen Verfahrens verglichen und beurteilt.

Abschließend folgt eine Zusammenfassung der Arbeit und ein Ausblick für zukünftige Forschungstätigkeiten bezüglich der Modellierung und des Tragverhaltens von Natursteinmauerwerk.

Mit dem vorgelegtem FE-Programm lässt sich das Verhalten von zentrisch gedrückten Mauerwerkskörpern von der Anfangsbelastung über erste lokale Schädigungen (Primärversagen) bis zum Bruch (Finalversagen) vollständig simulieren. Es besteht die Möglichkeit, verschiedene mechanische und geometrische Einflussparameter der Einzelkomponenten Stein und Mörtel zu variieren und damit ihren Einfluss systematisch zu untersuchen.

Aus den Ergebnissen der Parameterstudie konnte ein Berechnungsansatz für die Mauerwerksdruckfestigkeit aus der Literatur verifiziert und um den Einfluss der Wanddicke erweitert werden.

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