TY - THES

T1 - Numerische Simulation von Steinschlagschutzsystemen

AU - Hofmann, Arno

N1 - gesperrt bis null

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - In dieser Arbeit wird eine Finite Elemente Analyse eines flexiblen Steinschlagschutzsystems der Energieklasse 100 kJ vorgestellt. Das Modell wurde anhand eines Referenzversuchs validiert, bzw. die Materialparameter der Netzstruktur anhand des Referenzversuchs kalibriert. Mit der vorgestellten Methode kann, ausgehend von einem Referenzversuch, das Verhalten eines Steinschlagschutzsystems mit hinreichender Genauigkeit und vertretbarem Rechenaufwand nachgebildet werden. Der zu diesem Zweck erstellte Programmcode für das Finite Elemente Paket ABAQUS kann einfach adaptiert werden und liefert daher eine solide Basis für die Parameteranpassungen zur Nachbildung von Steinschlagversuchen. In einem ersten Schritt werden einzelne Systemkomponenten modelliert und getestet. Dabei werden auch sogenannte Durchstanzversuche von Netzstrukturen simuliert, die sich im Zuge der Arbeit aber als nicht geeignet erwiesen haben, um auf das Verhalten der Netzstruktur eines flexiblen Steinschlagschutzsystems zu schließen. Letztendlich wird das Gesamtmodell zusammengefügt, vorgespannt und mit einem frei fallenden Wurfkörper belastet. Mit diesem Modell wird eine Parameterstudie der Materialeigenschaften der Netzstruktur durchgeführt, bis die Ergebnisse des Referenzversuchs innerhalb tolerierbarer Fehlergrenzen liegen. Die Bedeutung dieses Werkzeugs liegt in der Tatsache, dass das Gesamtsystem modelliert wurde und alle relevanten Größen wie zB. Ankerkräfte oder Verformungen als Ergebnis aus der Simulation abzulesen sind. Das bedeutet, dass mit einem einmal kalibrierten Modell eine Vielzahl von unterschiedlichen, auch nicht-normgemäßen Belastungen in kürzester Zeit untersucht werden können. Solche Belastungen können an den bestehenden Prüfanlagen oft nicht nachgebildet werden, treten aber in der Realität sehr wohl auf. Mit der vorgestellten Methode kann daher zum einen das Sicherheitsniveau erhöht werden, zum anderen kann auch Optimierungspotential oder Nachholbedarf an bestimmten Komponenten aufgezeigt werden.

AB - In dieser Arbeit wird eine Finite Elemente Analyse eines flexiblen Steinschlagschutzsystems der Energieklasse 100 kJ vorgestellt. Das Modell wurde anhand eines Referenzversuchs validiert, bzw. die Materialparameter der Netzstruktur anhand des Referenzversuchs kalibriert. Mit der vorgestellten Methode kann, ausgehend von einem Referenzversuch, das Verhalten eines Steinschlagschutzsystems mit hinreichender Genauigkeit und vertretbarem Rechenaufwand nachgebildet werden. Der zu diesem Zweck erstellte Programmcode für das Finite Elemente Paket ABAQUS kann einfach adaptiert werden und liefert daher eine solide Basis für die Parameteranpassungen zur Nachbildung von Steinschlagversuchen. In einem ersten Schritt werden einzelne Systemkomponenten modelliert und getestet. Dabei werden auch sogenannte Durchstanzversuche von Netzstrukturen simuliert, die sich im Zuge der Arbeit aber als nicht geeignet erwiesen haben, um auf das Verhalten der Netzstruktur eines flexiblen Steinschlagschutzsystems zu schließen. Letztendlich wird das Gesamtmodell zusammengefügt, vorgespannt und mit einem frei fallenden Wurfkörper belastet. Mit diesem Modell wird eine Parameterstudie der Materialeigenschaften der Netzstruktur durchgeführt, bis die Ergebnisse des Referenzversuchs innerhalb tolerierbarer Fehlergrenzen liegen. Die Bedeutung dieses Werkzeugs liegt in der Tatsache, dass das Gesamtsystem modelliert wurde und alle relevanten Größen wie zB. Ankerkräfte oder Verformungen als Ergebnis aus der Simulation abzulesen sind. Das bedeutet, dass mit einem einmal kalibrierten Modell eine Vielzahl von unterschiedlichen, auch nicht-normgemäßen Belastungen in kürzester Zeit untersucht werden können. Solche Belastungen können an den bestehenden Prüfanlagen oft nicht nachgebildet werden, treten aber in der Realität sehr wohl auf. Mit der vorgestellten Methode kann daher zum einen das Sicherheitsniveau erhöht werden, zum anderen kann auch Optimierungspotential oder Nachholbedarf an bestimmten Komponenten aufgezeigt werden.

KW - finite elements

KW - FEM

KW - ABAQUS

KW - simulation

KW - natural hazards

KW - rockfall

KW - Finite Elemente

KW - FEM

KW - ABAQUS

KW - Simulation

KW - Naturgefahren

KW - Steinschlag

KW - Steinfall

KW - Wildbach- und Lawinenverbauung

M3 - Masterarbeit

ER -