Dreidimensionale Materialmodellierung von Stahlbeton

In dieser Arbeit wird ein praxistaugliches, makroskopisches Gesamtkonzept für die nichtlineare dreidimensionale Simulation von Stahlbetonstrukturen entwickelt. Dabei werden eigene Ansätze vorgestellt und mit einbezogen. Der Beton wird als viskoses Material unter Berücksichtigung von Schädigungseinflüssen abgebildet. Verschiedene Fließflächen und Fließregeln werden auf ihre Verwendbarkeit in Betonmodellen überprüft und gegenübergestellt. Das Betonmodell ist im Rahmen eines gemischt-hybriden Elementkonzeptes implementiert, welches die Ergebnisse für die Spannungs- und Verformungs- berechnung sehr ausgewogen approximiert. Die Implementierung im Zeitbereich, in Form eines Prediktor-Korrektor-Verfahrens, wird durch die Befriedigung bestimmter Gleichungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Lastschrittes weitgehend stabilisiert. Zur wirklichkeitsnahen Abbildung von Stahlbetonstrukturen werden inelastische Bewehrungselemente eingeführt, deren Geometrie unabhängig von der Lage der Volumenelementknoten ist. Neben der materialspezifischen Problematik wird auf die numerischen Schwierigkeiten eingegangen, die bei der nichtlinearen Berechnung derartiger Materialien auftreten können. Die Praxistauglichkeit des Stahlbetonmodells wird in verschiedenen Strukturbeispielen untermauert.