Nichtlineare Standsicherheitsberechnungen gemauerter Gewölbebrücken

Die realitätsnahe Bewertung der Standsicherheit historischer Gewölbebrücken aus Mauerwerk oder Beton erfordert die wirklichkeitsnahe Einbeziehung des Materialverhaltens in die Berechnung.

Der Beanspruchungszustand der Bogenbrücken wird wesentlich durch Lastumlagerungen geprägt. So passt sich oft das Bogenmauerwerk durch Rissbildungen der Beanspruchung an. Auch die tragende Mitwirkung der Aufmauerung ist durch Umlagerungen nicht aufnehmbarer Zug- und Schubspannungen gekennzeichnet. Die Nachvollziehbarkeit der aus Spannungsumlagerungen resultierenden Gefügefindung und Aktivierung der Bogentragwirkung unter Eigengewicht ist eine Voraussetzung dafür, den Ausgangszustand für die weiteren Belastungen zu generieren.

Dynardo konnte bereits an einer Vielzahl historischer Gewölbebrücken die vorhandene Tragfähigkeit realitätsnah ermitteln. Die Grundpfeiler für die hohe Qualität der Berechnungen sind neben unserer umfangreich gesammelten Erfahrung die Erstellung detaillierter 3D Finite-Element-Modelle, die Verwendung hochwertigster Simulationssoftware, wie ANSYS oder LSDYNA und die Verwendung sehr leistungsfähiger nichtlinearer Materialmodelle.

Dynardo hat hierfür Materialmodelle in ANSYS implementiert und verfügt über eine elasto- plastische Materialbibliothek mit Materialmodellen speziell für Mauerwerk, Beton, Fels, Stahl, Boden und Sand/Schotter. Mit diesen Materialmodellen ist es möglich Lastumlagerungen und Rissbildungen in der Struktur realitätsnah zu verfolgen.

In nichtlinearen Lastgeschichteberechnungen werden die Beanspruchungen der verschiedenen Lastfallkombinationen mit dem in der Normung vorgegebenen Sicherheitsniveau hinsichtlich der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit nachgewiesen.Dabei können verschiedene Bauzustände durch Aktivierung / Deaktivierung von Modellbereichen in ihrer zeitlichen Abfolge realitätsnah simuliert werden.

Die detaillierte räumliche Modellierung der Brückenbauwerke ermöglicht die Berücksichtigung verschiedener Mauerwerksbereiche sowie baulicher Veränderungen (Ausmauerungen, Öffnungen ect.) vergangener Sanierungsmaßnahmen. Die Kombination aus einem 3D Finite-Elemente Modell mit der Verwendung nichtlinearer Materialmodelle erlaubt die realitätsnahe Ermittlung des durch Umlagerungen und Rissbildungen geprägten Lastflusses.

Oft erfordern die Nachweise historischer Brückenbauwerke auch die Bewertung vorhandener Schäden und die Ableitung erforderlicher Verstärkungs- und Sanierungsmaßnahmen. Dynardo ist mit Hilfe des vorhandenen Know-hows in der Lage Schadensfälle nachzurechnen und Schadensmechanismen plausibel zu identifizieren. Die Berechnungen bilden dann die Grundlage einer wirtschaftlichen Auslegung erforderlicher Sanierungsmaßnahmen.

Verstärkungen und Sicherungen können in das Finite-Element-Modell einbezogen und in ihrer Wirkung nachgewiesen werden.