Bodengewölbe unter ruhender und nichtruhender Belastung bei ...

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Abschnitt 7
Für die verwendeten zyklischen Stoffparameter ergibt sich eine gute Übereinstimmung der
Systemsetzungen für die Einbauhöhe h =1,00 m (Bild 7.11c). Diese entspricht der Einbauhöhe,
bei der die Gewölbeausbildung im Modellversuch nahezu stabil war. Für die Höhen
h = 0,35 m und h = 0,70 m hingegen ergeben sich im FEM-Modell geringere Setzungen, siehe
Bild 7.11a und 7.11b. Darüber hinaus kann bei den FEM-Modellen, im Gegensatz zu den
Modellversuchen, mit zunehmender Modellhöhe ein Anstieg der Oberflächenverformungen
festgestellt werden, Bild 7.11d. Mögliche Gründe für diese Differenzen sind:
• Unsicherheiten der abgeleiteten statischen und zyklischen Eingangsparameter,
• kontinuummechanische Modellierung kann Kornumlagerungen und Scherfugenausbildungen
infolge der zyklischen Belastung nur näherungsweise abbilden.
Als weiterer Grund für die Abweichungen zwischen FEM-Berechnung und Modellversuch
müssen die dem Stoffansatz nach Stöcker (2002) zugrundeliegenden Vereinfachungen selber
genannt werden. Da die Berechnung für einen quasistatischen Lastzustand erfolgt, bleiben
während der numerischen Berechnung die im System wirkenden Spannungen nahezu unverändert.
Eine Gewölberückbildung tritt im FEM-Modell nicht ein. Zur Verdeutlichung sind in
Bild 7.12 für die Einbauhöhe h = 0,35 m die numerisch berechneten Spannungen oberhalb der
Weichschicht den in Versuch Z01 gemessenen Spannungen gegenübergestellt.
Spannung σ zo
[kN/m 2 ]
25
20
15
10
σ m
+_ σ c
h
σ zo
Bild 7.12:
5
Modellversuch Z01
FE-Modell
1x10 0 1x10 1 1x10 2 1x10 3 1x10 4 1x10 5 1x10 6
Lastzyklus N [-]
Spannungsentwicklung σ z0 oberhalb
der Weichschicht in FEM und im
Modellversuch während zyklischer
Belastung; h = 0,35 m
Da im Modellversuch die Gewölbestabilität unter Zyklik mit zunehmender Einbauhöhe anstieg,
liefert der Stoffansatz nach Stöcker (2002) für größere Einbauhöhen eine bessere Übereinstimmung
der Systemsetzungen. Insgesamt ist festzustellen, dass mit Hilfe des Stoffansatzes
das Verformungsverhalten unter Zyklik zufriedenstellend wiedergegeben wird.