Bemessungskonzept für seismisch beanspruchte Stahlbetonrahmentragwerke unter Beachtung des adaptiven Tragverhaltens

Im Erdbebeningenieurwesen ist die gezielte Ausnutzung und Steuerung von plastischen Verformungen in Tragwerken aus Stahlbeton eine Möglichkeit zur Sicherung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit. Die Kapazitätsbemessung ist hierfür eine anerkannte Methode zur Dimensionierung von Tragwerken. Eine erhöhte Duktilität wird durch konstruktive Maßnahmen in den Stahlbetonquerschnitten ermöglicht jedoch hinsichtlich des Gesamtverhaltens des Tragwerks nicht nachgewiesen. Weiterhin muss die Wirkung zyklischer Beanspruchungen auf das Schadensausmaß in den Querschnitten beachtet werden. Traditionell hält man diese Erfordernisse durch sukzessive Lösung von Nachweisaufgaben (meist Zeitintegration) unter iterativer Anpassung an den Designwunsch ein. Diese Vorgehensweise kann gerade bei komplexeren Strukturen aufgrund des nichtlinearen Tragverhaltens sehr rechenintensiv sein und der Prozess zur Findung wirtschaftlicher Bemessungslösungen ist nur sehr aufwendig zu steuern.

Mit einer Kombination der Theorie adaptiver Tragwerke mit den Regeln der Kapazitätsbemessung lässt sich ein Bemessungskonzept für seismisch beanspruchte Tragwerke aus Stahlbeton aufstellen. Bei Nutzung der nichtlinearen Optimierung als Lösungsverfahren kann ein universelles Rechenhilfsmittel für Planungsaufgaben geschaffen werden. Die Bandbreite reicht dabei von der Behandlung von Zeitverlaufsproblemen, der erweiterten Kapazitätsbemessung unter Beachtung des adaptiven Tragverhaltens bis hin zur Sicherung der Stabilität von Konstruktionen. Unter Verwendung von kinematischen Formulierungen werden Modelle aufgestellt, die Verformungsgrößen als Designvariablen verwenden, sodass z.B. Grenzdurchbiegungen, -krümmungen oder Duktilitäten direkt als Bemessungskriterien dienen. Geometrisch nichtlineare Effekte können berücksichtigt werden.