Nichtlineare Systemanalyse

Verbleibende Betonspannungen nach der Erstrissbildung (Tension Stiffening).
Verbleibende Betonspannungen nach der Erstrissbildung (Tension Stiffening).
Richtungstreue Darstellung der zugehörigen Rissdehnungen
Richtungstreue Darstellung der zugehörigen Rissdehnungen

Die nichtlineare Systemanalyse ermöglicht die Ermittlung der Schnitt- und Formänderungsgrößen von ebenen und räumlichen Stab- und Flächentragwerken aus Stahlbeton und Stahl unter Berücksichtigung geometrischer und physikalischer Nichtlinearitäten. Für Volumenelemente wird der Spannungszustand nach der Fließbedingung von Raghava oder Rankine berechnet. Das Programm ist damit insbesondere dazu geeignet, den Nachweis der Tragfähigkeit (Knicksicherheitsnachweis) und der Gebrauchstauglichkeit (Verformungen, Schnittgrößen) am Gesamtsystem zu führen.

Nichtlineare Systemanalyse:

  • Stahlbeton und Spannbeton mit Spannungs-Dehnungs-Linie nach EN 1992, DIN, ÖNORM und SIA 262
  • Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen
  • Grenzzustand der Tragfähigkeit
    - Nachweis unter Berücksichtigung der vorhandenen Bewehrung
  • Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
    - Verformungen unter Berücksichtigung der vorhandenen Bewehrung
  • Berücksichtigung von Langzeitverformungen aus Kriechen
  • Stahl mit bilinearer Spannungs-Dehnungs-Linie unter Berücksichtigung der Huber-v. Mises-Fließbedingung sowie Interaktion sämtlicher Schnittgrößen
  • Bilineare Spannungs-Dehnungs-Linie und getrennt definierbare Druck- und Zugfestigkeit (Fließbedingung nach Raghava oder Rankine)
  • Gleichgewicht am verformten System nach Theorie II. Ordnung und erweiterter geometrisch nichtlinearer Theorie
  • Bettung mit bilinearem Bettungsverlauf für Stabwerke
  • Automatische Bewehrungserhöhung beim Nachweis der Tragfähigkeit für Stabwerke

Tragwerke aus Stahlbeton und Spannbeton

In Abhängigkeit von der gewählten Materialart kommen die Spannungs-Dehnungs-Linien für die nichtlineare Schnittgrößenermittlung der jeweiligen Norm zur Anwendung. Dabei werden die zugehörigen Material-Teilsicherheitsbeiwerte berücksichtigt. Die Betonzugfestigkeit kann mit Entfestigung oder bilinearem Verhalten erfasst werden. Dieser Berechnung wird der aus einer vorangegangenen Bemessung resultierende Betonstahl zugrundegelegt. Alternativ kann der Benutzer auch direkt die Bewehrungsmenge vorgeben. Vorhandene Spannstränge werden ebenfalls mit berücksichtigt. Das Betonkriechen erfolgt durch Modifikation der zugrundeliegenden Spannungs-Dehnungs-Linie.

Für Stabwerke kann zur Erreichung der gewünschten Tragsicherheit oder zur Einhaltung des zulässigen Dehnungszustandes eine automatische Bewehrungserhöhung durchgeführt werden.
Das biaxiale Betonverhalten wird bei Flächenelementen unter Berücksichtigung der Festigkeiten nach Kupfer/Hilsdorf/Rüsch und dem Konzept der äquivalenten einachsigen Dehnungen realisiert.
Neben den Deformationen und Schnittgrößen im Zustand II werden die verbleibenden Beton- und Betonstahlspannungen und die zugehörigen Dehnungen ausgegeben.

Tragwerke aus Stahl und bilinearem Material

Die Berechnung erfolgt nach der Plastizitätstheorie. Der Nachweis gewährleistet, dass unter Beachtung der Schnittgrößeninteraktion keine Überschreitung der vollplastischen Grenzschnittgrößen auftritt und dass sich das System in einem stabilen Gleichgewichtszustand befindet. Neben den Schnittgrößen und Verformungen steht die nichtlineare Spannungs- und Dehnungsverteilung im Tragwerk zur Verfügung.