Modellbildung und numerische Mechanik tensegrer Strukturen

Carstens, Sönke

kassel university press, ISBN: 978-3-86219-390-5, 2013, 177 Seiten
(Schriftenreihe Fachgebiet Baumechanik/Baudynamik 2013-1)

URN: urn:nbn:de:0002-33911

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2013

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Inhalt: Die Konstruktion leichter, transportabler Strukturen, die schnell auf- und abzubauen sind, wie beispielsweise im Messebau üblich, stellt eine immer größer werdende Herausforderung an den planenden Ingenieur dar. Einerseits sollen diese Strukturen möglichst transparent und filigran ausgeführt werden, andererseits gelten gerade f¨ur solche ”fliegenden Bauten” extrem hohe Sicherheitsanforderungen. Um so wichtiger ist es, im Vorfeld eine genaue Tragwerksanalyse durchzuführen.

In der vorliegenden Arbeit sollen verschiedene Verfahren zur numerischen Analyse von Tensegrity-Strukturen untersucht und auf ein reales Tragwerk angewandt werden. Tensegrities sind Leichtbaukonstruktionen, die aus Druckgliedern bestehen, die mittels vorgespannter Seile verbunden sind. Die einzelnen Druckglieder berühren sich dabei gegenseitig nicht. Mithilfe von Messungen gilt es, im Nachgang die Simulationen auf Grundlage der Finite Elemente Methode und unterschiedlicher numerischer Zeitintegrationsverfahren beliebiger Genauigkeit,sowie die vorhergesagten Eigenschaften experimentell zu verifizieren.

Um Tragwerksanalysen durchführen zu können, muss die Geometrie des Bauwerks zunächst bekannt sein. Genau dieses Auffinden der Geometrie ist die Herausforderung bei tensegren Strukturen. Da diese Seil-Druckstab-Konstruktionen einzig durch ihre eingeprägten Vorspannungen überhaupt Steifigkeit entwickeln und so in der Lage sind, Kräfte aufzunehmen und abzutragen, muss in einem ersten Schritt eine Formfindung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden drei numerische Formfindungsmethoden speziell für Tensegrities vorgestellt und untersucht. Im Weiteren werden diese Methoden zum Design und zur Analyse eines tensegren Messestands herangezogen und mit Messungen an einem Prototypen auf ihre Praxistauglichkeit untersucht.

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