Sicherheitskonzepte für nichtlineare Finite Elemente Analysen
Autor: Flavio Lorez
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Materielle und geometrische Unsicherheiten machen die Analyse von Bauwerken zu einem probabilistischen Problem. Sicherheitsformate garantieren die angestrebte Zuverlässigkeit auf deterministische Weise und erlauben somit die Planung und Überprüfung von Bauwerken ohne den hohen Aufwand einer probabilistischen Betrachtung. In den meisten Fällen wird das Problem durch die Einführung von Teilsicherheitsfaktoren angegangen, welche die für den Nachweis von Strukturen verwendeten Materialfestigkeiten reduzieren. Am Beispiel eines nichtlinearen Finite-Elemente-Modells in AN-SYS APDL mit CMM-Usermat wird die Anwendbarkeit verschiedener Sicherheitsformate (PSF, GSF, ECOV) für nichtlineare Analysen getestet und die dadurch erhaltenen Sicherheitsmargen mit einer vollständig probabilistischen Betrachtung verglichen.
Die probabilistische Verteilung der Widerstände wird basieren auf einer Monte-Carlo-Simulation bestimmt. Damit kann die Wahrscheinlichkeit quantifiziert werden, inwiefern der tatsächlich eintretende Widerstand von den deterministischen Sicherheitsformaten unterschätzt wird.
Es wird gezeigt, dass nur das Teilsicherheitsfaktorformat die angestrebte Zuverlässigkeit erreicht, aber sehr konservativ ist. Zusätzlich wird der Effekt mehrerer Materialparameter auf das Modellverhalten mithilfe einer Parameterstudie untersucht. Bei nichtlinearen Modellen kann die Variabilität von Materialfestigkeiten zu einer signifikanten Änderung im Tragverhalten führen. Tatsächlich können vermeintlich höhere Stahlqualitäten zu einem geringeren Widerstand führen, indem eine Umverteilung von Schubkräften verhindert wird.
