Linear elastisches Trag- und Verformungsverhalten bei dreidimensionalen Berechnungsmodellen im üblichen Hochbau

Im Zuge des digitalen Wandels im Bauwesen gewinnt die dreidimensionale Finite-Elemente-Berechnung in der Tragwerksplanung an Bedeutung. Der Übergang von der konventionellen Zerlegung der Tragstruktur zur ganzheitlichen Betrachtung gleicht einem Paradigmenwechsel und ist mit neuen Herausforderungen verbunden. Bei der statischen Berechnung am 3 D-Modell liegt die entscheidende Veränderung in der einfließenden Gesamtsteifigkeit. Damit unterliegt die linear elastische Schnittgrößenverteilung einem relevanten Steifigkeitseinfluss im Gegensatz zur konventionellen statischen Berechnung. Der steifigkeitsabhängige vertikale Lastabtrag weicht vielfach von konventionell ermittelten Ergebnissen ab. Es ist daher von praktischer Bedeutung, die steifigkeitsspezifischen Tragprinzipien des räumlichen Kraftflusses infolge Eigengewichts und Nutzlasten für alltägliche Stahlbetonkonstruktionen des üblichen Hochbaus zu erschließen und darauf aufbauend Modellierungsregeln für die 3 D-Berechnung zu entwickeln.
In dieser Arbeit werden verschiedene Steifigkeitsaspekte des ganzheitlichen Trag- und Verformungsverhaltens betrachtet und ihre Wirkung an abgestimmten Ersatzsystemen untersucht. Als ausgewählte Einflussgrößen stehen die Dehnfedersteifigkeit der stützenden Bauteile und die Biegefedersteifigkeit von Flachdecken sowie ihre Wechselwirkung im Mittelpunkt. Grundlage der Untersuchungen bildet eine vorgenommene Steifigkeitsklassifikation von alltäglichen Stahlbetonskelettbauten. Darüber hinaus wird der Einfluss der berechnungsspezifischen Verformungsentwicklung auf das Tragverhalten beim Einguss- und Bauphasenmodell behandelt. Die Untersuchungen zeigen, dass sich die steifigkeitsbedingten Schnittgrößenabweichungen am linear elastisch berechneten 3 D-Modell über die untersuchten Einflussgrößen Dehnfedersteifigkeit, Biegefedersteifigkeit und Berechnungsvariante maßgeblich beschreiben lassen. Es werden universelle Ansätze vorgestellt, über die sich das steifigkeitsspezifische Trag- und Verformungsverhalten erfassen lässt. Zudem werden wesentliche Zusammenhänge zwischen steifigkeitsspezifischem Trag- und Verformungs-verhalten am räumlichen Modell aufgezeigt.