Trennflächenformulierungen für die statische und dynamische Berechnung von Bogenstaumauern

Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der ETH Zurich uber die Erdbebenbean- spruchung von Staumauern entstand der vorliegende Bericht zu Moglichkeiten der nichtlinearen Berechnung von Bogenstaumauern mit der Methode der finiten Elemente. Eine Sichtung der Bemessungs- und Konstruktionsprinzipien erlaubt zusammen mit Beobachtungen an bestehenden Staumauern und Labormodellen, typische Schwache- zonen zu identifizieren, die einen magebenden Einflu auf das statische und dynamische Verhalten haben. Kritische Fragen zur Anwendung der Methode der finiten Elemente werden aufgenommen, Enwicklungstendenzen lokaler Versagensmo- delle vorgestellt und mit bisherigen Ansatzen nichtlinearer Bogenstaumauerbe- rechnung verglichen. Das Konzept diskreter, raumlicher Trennflachen wird weiterverfolgt. Eine Losungsform des allgemeinen Kontaktproblems, die Technik der Straffunk- tionen, fuhrt auf die Familie zwei- und dreidimensionaler Fugenelemente. Ihr Anwendungsbereich erstreckt sich weit uber die Fragestellung des Forschungs- projekts hinaus: auf Fugen im Betonfertigteilbau, Klufte im Felsbau, Grenzfla- chen zwischen Boden und Bauwerk sowie auf Verbundprobleme (Stahlbetonbeweh- rung, Felsanker). Die unterschiedlichen Modellvorstellungen zur Kraftubertra- gung in der Trennflache und ihre Umsetzung in variabel-elastische und elasto- plastische Kontaktgesetze werden diskutiert. Schlielich wird versucht, die numerischen Losungsverfahren (zeitliche Diskretisierung, nichtlineare Inkre- mentierung. Zustandsbestimmung) im Hinblick auf Stabilitat, Konvergenz und Pfadabhangigkeit neu zu sichten und zusammenzustellen. Mit seinem umfangreichen Literaturverzeichnis wird dieser Bericht zu einem interessanten Nachschlagewerk fur alle, die sich mit Tragfahigkeitsanalysen gerissener oder gekluftete Strukturen zu beschaftigen haben. Dies war uns Anreiz. ihn einer breiteren Offentlichkeit zuganglich zu machen. EIH Zurich, Januar 1988.