Nichtlineare Analyse des Tragverhaltens von gefalteten Carbonbetonmodulen

Abstract

Steigende Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bauwerken erfordern den Übergang von massiven zu dünnwandigen, hocheffizienten Bauteilen. Basierend auf der Faltbarkeit textiler Bewehrungen bieten dünnwandige Origami-Faltschalen aus Carbonbeton eine effizient herstellbare Alternative zu traditionellen Stahlbetonstrukturen. Trotz intensiver Forschung existieren bislang keine etablierten Bemessungs- und Analysemethoden, die eine hinreichend genaue Vorhersage des Tragverhaltens gefalteter Schalen erlauben und somit eine zielgerichtete Entwicklung hinsichtlich Tragfähigkeit, Spannungsumlagerungen und Versagensmechanismen unterstützen können. Vor diesem Hintergrund werden zwei FEM-Modellierungsansätze zur Analyse von Faltschalenmodulen vorgestellt. In diesen Ansätzen wird die Carbonbewehrung sowohl in verschmierter als auch in aufgelöster Form modelliert. Das Materialverhalten des Betons wird mithilfe eines Schädigungsplastizitätsmodells abgebildet. Der Modellierungsansatz wird anhand von getesteten Prototypen validiert. Der Ansatz bildet eine allgemeine Grundlage für den Entwurf und die Analyse gefalteter Origami-Schalen.