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Inhalt
Nichtlineare Zeitverlaufsanalysen mit der Methode der finiten Elemente geben Ingenieurinnen die Möglichkeit, neue sowie bestehende Bauwerke auf ihre Tragfähigkeit sowie ihre Gebrauchstauglichkeit unter Erdbebeneinwirkung zu untersuchen.
Nachweise aus kraftbasierten Berechnungsmethoden bilden das Verhalten von geotechnischen Bauwerken oft auf unrealistische Weise ab. Dies kann zu unverhältnismässigen Ertüchtigungsmassnahmen führen (vgl. ASTRA Dokumentation 82017).
Nachdem die Methode lange ein Nischendasein in der Forschung oder allenfalls im nuklearen oder militärischen Bereich geführt hat, erlauben die überarbeitete Norm SIA 267 «Geotechnik» und die neue Norm SIA 269/8 «Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben» verformungsbasierte Nachweise mittels nichtlinearer Modelle explizit und stellen spezifische Anforderungen für deren Anwendung.
Die Verwendung der finiten Elemente-Methode für dynamische, nichtlineare Berechnungen stellt hohe Anforderungen an die Anwender. Diese Anforderungen sind einerseits theoretischer Art, und andererseits geknüpft an spezielle finite ElementeProgramme. Dieser Kurs konzentriert sich auf die allgemeingültigen theoretischen Grundlagen nichtlinearer finiter Elemente und numerischer Zeitschrittverfahren und erläutert diese anschaulich anhand eines konkreten Beispiels.
Der Kurs gibt zudem einen Überblick über die normativen Anforderungen, die bei verformungsbasierten Nachweisen nach SIA erfüllt sein müssen, und zeigt auf, wie Berechnungsresultate überprüft und der kritischen Auftraggeberin präsentiert werden können.
Zielsetzungen
• Erkennen der Anwendungsbereiche von FE-Methoden und der entsprechenden Modellierungsansätze (massgebendes Stoffverhalten, Modellgrenzen, Einwirkungen)
• Kenntnis der wichtigsten normativen Grundlagen
• Kenntnis der wichtigsten alternativen Nachweismethoden und derer Vor- und Nachteile
• Auffrischen der wichtigsten theoretischen Grundlagen (Bodendynamik, dynamische Boden-Bauwerksinteraktion, numerische Integration, Stoffgesetze)
• Kenntnis grundlegender Aspekte der FE-Modellierung (Diskretisierung in Raum und Zeit, Eingabe der Einwirkung, Typen von Randbedingungen, Dissipation im FE-Modell)
• Kenntnis der wichtigsten Ansätze zur Validierung von Resultaten aus FE-Modellen