Sind Fachwerkmodelle im 21. Jahrhundert noch zeitgemäß?

IDEA StatiCa kooperiert seit 2016 mit Prof. Walter Kaufmann und seinem Team an der ETH Zürich bei der Verifizierung und Validierung seiner Betonanwendungen. Januar 2021 veröffentlichte Prof. Kaufmann auf der ETH-Website einen Blog-Beitrag zum Thema Fachwerkmodelle. Mit seiner freundlichen Genehmigung übernehmen wir den Artikel und verlinken ihn.

Die Antwort auf die im Titel dieses Blogeintrags gestellte Frage liegt auf der Hand: Generationen von Bauingenieuren haben sich aus gutem Grund Wissen über Fachwerkmodelle und Spannungsfelder angeeignet, und sie spielen in den Vorlesungen an den Universitäten immer noch eine wichtige Rolle als wertvolle Werkzeuge für die Bemessung von Betonstrukturen. Aber vielleicht interessiert es Sie trotzdem, warum ich sehr besorgt bin, dass Fachwerkmodelle in Zukunft nicht mehr verwendet werden könnten - und was wir getan haben, um dem Aussterben dieser Methoden entgegenzuwirken?

Die Ursprünge von Fachwerkmodellen reichen bis in die Anfänge der Stahlbetonbemessung zurück. Sie wurden aber erst Jahrzehnte später auf eine konsequente mechanische Basis gestellt und für die Bemessung verwendet: In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wagten eine Handvoll Pioniere, darunter Professor Thürlimann und seine Assistenten an der ETH Zürich, die Anwendung von Tragfähigkeitsnachweisen auf Stahlbeton. Dazu interpretierten sie Fachwerkmodelle als diskontinuierliche Spannungsfelder, und diese wiederum als Lösungen nach dem unteren Grenzwertsatz der Plastizitätstheorie. Fachwerkmodelle liefern somit konservative Ergebnisse und ermöglichen es, Zwangsspannungen zu vernachlässigen - was sie zu einem perfekten Instrument für die Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit macht.

Den ganzen Artikel können Sie auf dem ETH Zürich Blog lesen. 

CSFM Buch – Kompatible Spannungsfeldbemessung von Beton

Die Ergebnisse von IDEA StatiCa Detail und der CSFM Methode in dessen Solver wurden vom Team um Prof. Walter Kaufmann validiert. Die wichtigsten Verifikations- und Validierungsbeispiele wurden in dem Buch "Compatible stress field design of structural concrete" veröffentlicht, das sowohl in Papierform als auch in digitaler Form erhältlich ist.

SoftwareForum Präsentation – Tragwerksbemessung im 21 Jahrhundert

Im September 2020 nahm Prof. Kaufmann an der SoftwareForum-Veranstaltung in der Schweiz mit einem Vortrag zum gleichen Thema teil. Daher können Sie jetzt die Aufzeichnung des Vortrags ansehen (in Deutsch). 

Bildrechte: Walter Kaufmann / ETH Zürich

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