Entwicklung eines dreidimensionalen, orthotropen Mikromodells zur numerischen Untersuchung des räumlich nichtlinearen Materialverhaltens von Mauerwerk

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Die Kenntnis der Versagenslast und der Versagensmechanismen ist für die Bewertung der Standsicherheit von Mauerwerksstrukturen unerläßlich. Die numerische Modellierung von Mauerwerk dient dabei als ein leistungsfähiges Werkzeug und ist in den letzten Jahren in zunehmenden Maße zum Gegenstand der Forschung geworden.Das anisotrope Bruch- und Verformungsverhalten von Mauerwerk wird hauptsächlich durch das Zusammenwirken der Komponenten Stein und Fugen bestimmt. Die Anwendung von Mikromodellen (diskrete Modellierung der Steine und Fugen) ist wegen des Rechenaufwandes auf die Untersuchung kleinerer Modelle beschränkt. Für die Untersuchung realer Mauerwerksstrukturen ist die Verwendung eines homogenen (verschmierten) Ersatzmodells sinnvoll. Dabei erzwingen Untersuchungen im ebenen Spannungszustand grundsätzliche Annahmen und Vereinfachungen bezüglich der Geometrie und Belastung, die nur in Sonderfällen zulässig sind.Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuen homogenen, elasto-plastischen Berechnungsmodells für die dreidimensionale numerische Berechnung von Mauerwerksstrukturen. Von besonderer Bedeutung sind dabei die anisotrope Formulierung des Verformungs- und Festigkeitsverhaltens, die Berücksichtigung des Riß- und Nachrißverhaltens und die konsistente numerische Verarbeitung. Durch die Formulierung der Festigkeit mit Hilfe zusammengesetzter Bruchkriterien (multisurface plasticity) ist es möglich, mauerwerksspezifische Versagensmechanismen zu erfassen. Durch geeignete Parameterwahl soll die Anwendbarkeit des Berechnungsmodells für unterschiedliche Mauerwerksarten erreicht werden.