Nichtlineares Materialverhalten | Isotrop | Nichtlinear elastisch (Stäbe, Flächen/Volumenkörper)

In diesem Artikel wird der Einfluss der Biegesteifigkeit von Seilen auf deren Schnittgrößen dargestellt und erläutert. Außerdem werden Hinweise gegeben, wie sich dieser Einfluss reduzieren lässt.

Die Norm ASCE 7-22 [1], Abschn. 12.9.1.6 legt fest, wann P-Delta-Effekte berücksichtigt werden sollten, wenn ein multimodales Antwortspektrenverfahren für die Erdbebenbemessung durchgeführt wird. Im NBC 2020 [2], Sent. 4.1.8.3.8.c stellt nur eine kurze Anforderung dar, dass Schwingungseffekte aufgrund der Wechselwirkung von Gewichtskräften mit der verformten Struktur berücksichtigt werden sollten. Daher kann es Situationen geben, in denen Auswirkungen nach Theorie II. Ordnung, auch P-Delta genannt, bei der Erdbebenanalyse berücksichtigt werden müssen.

Dieser Artikel führt grundlegende Konzepte der Baudynamik ein und vermittelt, wie diese bei der Erdbebenauslegung von Bauwerken eine Rolle spielen. Es wird Wert darauf gelegt, die technischen Aspekte verständlich zu erläutern, um auch Lesern ohne tiefergehendes Fachwissen einen Einblick in die Thematik zu gewähren.

Wussten Sie schon? Im Unterschied zu anderen Materialmodellen ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm für dieses Materialmodell nicht antimetrisch zum Ursprung. Sie können mit diesem Materialmodell beispielsweise das Verhalten von Stahlfaserbeton abbilden. Ausführliche Hinweise zum Modellieren von Stahlfaserbeton finden Sie im Fachbeitrag Materialeigenschaften von Stahlfaserbeton.

Bei diesem Materialmodell wird die isotrope Steifigkeit mit einem skalaren Schädigungsparameter abgemindert. Dieser Schädigungsparameter bestimmt sich aus dem Verlauf der Spannung, die im Diagramm festgelegt ist. Dabei wird nicht die Richtung der Hauptspannungen berücksichtigt, sondern die Schädigung erfolgt vielmehr in Richtung der Vergleichsdehnung, die auch die dritte Richtung senkrecht zur Ebene erfasst. Der Zug- und Druckbereich des Spannungstensors wird separat behandelt. Dabei gelten jeweils unterschiedliche Schädigungsparameter.

Die 'Referenzelementgröße' steuert, wie die Dehnung im Rissbereich auf die Länge des Elements skaliert wird. Mit dem voreingestellten Wert null erfolgt keine Skalierung. Damit wird das Materialverhalten des Stahlfaserbetons realitätsnah abgebildet.

Theoretische Hintergründe zum Materialmodell 'Isotrop Beschädigung' können Sie im Fachbeitrag Nichtlineares Materialmodell Schädigung nachlesen.

Wussten Sie schon? Bei der Entlastung eines Bauteils mit einem plastischen Materialmodell bleibt, im Unterschied zum Materialmodell Isotrop | Nichtlinear elastisch, nach der vollständigen Entlastung eine Dehnung zurück.

Sie können jeweils drei verschiedene Definitionsarten wählen:

• Standard (Definition einer Vergleichsspannung, bei der das Material plastifiziert)
• Bilinear (Definition einer Vergleichsspannung und eines Verfestigungsmoduls)
• Spannungs-Dehnungs-Diagramm:Definition von polygonförmigen Spannung-Dehnungs-Verläufen
• Option zum Abspeichern / Einlesen
• Schnittstelle zu MS Excel

Entlasten Sie ein Bauteil mit einem nichtlinear elastischen Material wieder, geht die Dehnung auf dem gleichen Pfad zurück. Bei der vollständigen Entlastung bleibt, im Unterschied zum Materialmodell Isotrop | Plastisch, keine Dehnung zurück.

Sie können jeweils drei verschiedene Definitionsarten wählen:

• Standard (Definition einer Vergleichsspannung, bei der das Material plastifiziert)
• Bilinear (Definition einer Vergleichsspannung und eines Verfestigungsmoduls)
• Spannungs-Dehnungs-Diagramm:
• Definition von polygonförmigen Spannung-Dehnungs-Verläufen
• Option zum Abspeichern / Einlesen
• Schnittstelle zu MS Excel

Hintergrundinformationen zu diesem Materialmodell finden Sie im Fachbeitrag Fließgesetze im Materialmodell Isotrop nichtlinear elastisch.