Numerische Simulation des Tragverhaltens textilverstärkter Bauwerke (SFB 528, Teilprojekt D2)
Die Verstärkung von Stahlbeton-Tragwerken mit textilen Flächenstrukturen wird nur dann zuverlässig beherrscht, wenn die theoretischen Grundlagen bekannt sind und das veränderte Tragverhalten im Einzelfall rechnerisch nachgewiesen werden kann.
Zur Erhöhung der Tragfähigkeit werden neuartige, in diesem SFB entwickelte textile Verstärkungen eingesetzt.
Die numerische Simulation des Tragverhaltens soll sowohl Aussagen zum globalen Systemversagen als auch zu lokalen Effekten wie Schubversagen und Delamination liefern.
In der ersten Förderperiode wurde ein numerisches Berechnungsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe der Deformations- und Spannungszustand textilverstärkter Stahlbetonbauwerke unter einsinniger Beanspruchung beurteilt werden kann. Dieses Berechnungsmodell stützt sich auf geschichtete hybride Schnittkraftelemente, die erfolgreich bei der physikalisch nichtlinearen Stahlbetonanalyse eingesetzt werden. Durch Einführung einer beliebigen Anzahl diskret gekoppelter paralleler Referenzebenen wurde das klassische Schichtenmodell so erweitert, daß Verzerrungen senkrecht zu den Referenzebenen und Schubverzerrungen in Grenzflächen zwischen den Schichten diskret berücksichtigt werden können (Multi-Referenzebenen-Modell, MRM).
In der zweiten Förderperiode wurden die theoretischen Grundlagen des MRM grundlegend überarbeitet. Gegenüber dem gemischten Vorgehen in der ersten Förderperiode - hybride finite Schnittkraftelemente und Interfaceelemente mit Verschiebungsansatz - wurde eine neue, in sich konsistente hybride Formulierung des MRM entwickelt. Für allgemeine Be-, Ent- und Wiederbelastungsvorgänge unter Berücksichtigung der während der Belastungsgeschichte akkumulierten Materialschädigung wurde das MRM in der zweiten Förderperiode um endochrone Stoffgesetze erweitert.
Für die Verstärkungsschicht aus einer textilen Flächenstruktur in Feinbetonmatrix wurden alternativ eine verschmierte Stoffbeschreibung und eine komponentenorientierte Stoffbeschreibung eingeführt. In der zweiten Förderperiode wurde die komponentenorientierte Stoffbeschreibung, die auch für zyklische Belastung geeignet ist, um eine dehnungsabhängige Schädigungsfunktion erweitert, die das spezielle Verbundverhalten zwischen Feinbeton und Textilroving abbildet.