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Mauerwerk
| Mauerwerk explizit abbilden !
Mauwerk gehört zu den ältesten Baustoffen, hat aber von seiner Attraktivität und Verwendung seither nichts eingebüßt. Das Verhalten dieses heterogenen und anisotropen Werkstoffes ist durch die Interaktion von Stein (Ziegel, Bruchstein, Naturstein etc.) und Fuge (offen, vermörtelt, verklebt etc.) bestimmt. Die Reaktion unter Belastung ist charakterisiert durch komplexe Deformations- und Versagensmechanismen, die unterschiedliche Formen von Stein- und Fugenversagen sowie deren Kombination beinhalten. Zuverlässige Beurteilungen des Ist-Zustand, der Deformationsprognose, des Tragfähigkeitsnachweises (Gebrauchszustände) sowie potentielle Versagensabläufe (Einstürze) bedingen den Einsatz moderner numerischer Berechnungsverfahren. Aufgrund des diskreten Charakters eines Mauerwerkes mit der Möglichkeit diskreter Dislokationen und Rotationen ist das Diskrete Element Verfahren zur Lösung dieser Aufgabenstellungen prädestiniert. Die von ITASCA entwickelten Berechnungsprogramme UDEC und 3DEC bieten hierzu einzigartige Berechnungsmöglichkeiten. |
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Ziegel, Bruchsteine etc. und gegebenenfalls auch der Mörtel können wahlweise durch starre oder beliebig deformierbare (z.b. visko-elasto-plastische) Elemente abgebildet werden. Somit ist auch eine Modellierung von der Mikro- über die Meso- bis hin zur Makroebene möglich. Die kontinuumsmechanisch kaum zu beherrschenden Probleme der Steinrotation, der Fugenöffnungen und der ständig neuen Kontaktaufhebung und -neubildung bis hin zur physikalisch sauberen Simulation des kompletten Einsturzes einer Mauerwerkskonstruktion werden sauber und rechentechnisch effizient abgebildet. Zur Abbildung großer komplexer Strukturen bietet sich eine Kopplung von diskreter DEM-Simulation für die am stärksten beanspruchten Bereiche und kontinuumsmechanischer Behandlung für den Rest des Modellgebietes an. Über eine interne Programmiersprache und die Einbindung von extern geschriebenen Stoffgesetzen können in UDEC/3DEC auch sehr spezielle nutzerspezifische Wünsche integriert werden. |
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Anwendung finden die Softwarepakte UDEC/3DEC im Bauwesen sowohl für historische Bauten (Brücken, Kirchen, mittelalterliche Bauten, Mauern etc.) als auch für moderne Mauerwerksstrukturen. Zudem können im F+E-Bereich Grundlagenuntersuchen zum Verhalten neuartiger Baustrukturen (z.B. großformatige Ziegelwände, neue Verbundsysteme, neue Materialien etc.) unter komplexen statischen und dynamischen Belastungen erfolgen. Aufgrund der expliziten Berechnungsweise können dynamische Aufgabenstellungen (z.B. Erdbebenanregungen oder Erschütterungen) in hervorragender Weise bearbeitet werden. Erfolgreiche Berechnungen, Consultingprojekte und F+E-Projekte liegen sowohl für historische Bauten als auch moderne Konstruktionen vor. Mittels der ebenfalls auf der DEM basierenden Partikelmethode (PFC) können zudem mikromechanische materialwissenschaftliche Simulationen zur Werkstoffoptimierung durchgeführt werden. Abgebildet finden Sie einige Projektbeispiele aus unserer Forschung und Beratertätigkeit. Weitergehende Literatur finden Sie z.B. in den Proceedings des 1. Internationalen UDEC/3DEC Symposiums: H. Kon ietzky (ed.), "Numerical Modeling of Discrete Materials in Geotechnical Engineering, Civil Engineering & Earth Sciences", A.A. Balkema, Rotterdam, 297 S. ISBN 90-5809-635-1. |
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