Berechnung und Bemessung von Membrankonstruktionen mit FEM-basierter Software

Der Bau von Membrankonstruktionen ist einer der aktuellen Trends in Architektur und Bauingenieurwesen.

Die Formen können nicht frei gewählt werden, da sie den physikalischen Gegebenheiten entsprechen müssen und das für Seiltragwerke verwendete Material keiner Biegung oder Druck standhält. Daher müssen zugbeanspruchte Formen benutzt werden. Bei der Bemessung von Membrankonstruktionen ist das die erste Aufgabe, die es zu lösen gilt, auch als Formfindung bekannt. Hier müssen architektonische Anforderungen und physikalische Grundsätze zusammengebracht werden.

Nach dem Formfindungsprozess müssen in einer statischen Berechnung die Tragfähigkeit und die normenspezifischen Anforderungen sowie die Vorgaben des Investors überprüft werden. Die statische Antwort für solche Konstruktionen ist stark nichtlinear - und zwar sowohl was den Einfluss von geometrischen Veränderungen als auch das Materialverhalten betrifft.

Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, kann die Konstruktion gefertigt werden. Um diesen Schritt zu ermöglichen, ist es notwendig Schnittmuster als Membrankonstruktionen mit doppelter Krümmung zu erstellen, und daher müssen sie mit einer gewissen Anzahl an ebenen Schnitten näherungsweise angegeben werden.

Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf all diese Schritte. Eine theoretische Einführung erfolgt im ersten Teil jedes Kapitels, dann werden praktische Beispiele gezeigt, um die genannten Behauptungen zu beweisen.