Um ein relativ einfaches FE-Modell der „Grouted Connection“ zu erstellen, wurde zunächst ein zweidimensionales Modell entwickelt. Anhand der 2-D Approximation sollen Geometrie, -Kontakt -und Materialeigenschaften sinnvoll geprüft werden, um die gesammelten Erfahrungen im nächsten Arbeitsschritt auf das komplexere 3-D Modell übertragen zu können.

 

 

 

Für eine realitätsnahe Betrachtung der „Grouted Connection“ bedarf es einer möglichst genauen Nachbildung der Wirklichkeit. Sämtliche auftretende Gegebenheiten müssen Beachtung finden, aber dennoch darf die Struktur nicht zu komplex werden und sollte auf das Wesentliche reduziert sein,bevor sie an die Berechnungssoftware ANSYS übertragen wird. Bei der Übertragung an die Software muss man zudem noch Wirtschaftlichkeitsaspekte beachten und die Möglichkeiten des verwendeten Programmsystems genau kennen. Um sich möglichst nahe an der Realität zu orientieren und eventuell nicht bedachte Effekte zu finden, aber letztlich auch durch die Erkenntnisse aus der 2-D Modellierung, war es notwendig ein 3-D Modell zu erstellen. Bei den numerischen Simulationen mit dem 2-D Modell zeigte sich bereits eine Vielzahl von Problemen, die zum Teil leider erst während der 3-D Modellierungsphase aufgetreten sind. Erkenntnisse aus dem 2-D Modell wurden sinnvoll bei der Erstellung des 3-D Modells verwendet. Zusätzlich sind 3-D nichtlineare Materialeigenschaften programmiert worden; hier erhielt der Beton das Versagenskriterium nach Drucker-Prager (PDF Grundlagen) und der Stahl die klassische Bilineare Kinematische Verfestigung (PDF Grundlagen), um beispielsweise ein Versagen unter Extremlasten provozieren zu können, also grundlegende Vorraussetzungen für lineare -und nichtlineare Beulanalysen zu schaffen.

 

 

 

Zusätzlich zum 3-D Modell ist ansatzweise ein 3-D Modell mit Shearkeys erstellt worden. Die Shearkeys sind Schweißraupen, die jeweils in Umfangrichtung im mittleren Drittel durchgängig auf den Stahlrohren (Abbildung 34) verlaufen. Sie sind auf dem Transition Piece sowie dem Pile angeordnet und zeigen zur Groutstruktur. Zweck dieser Shearkeys ist es, das Tragverhalten unter Extrem- und Ermüdungslasten zu optimieren. Die Übertragung von Axialkräften ist durch die Shearkeys ebenfalls möglich, d.h. man könnte dieses Modell über ein 2-D Modell nachbilden. Die Möglichkeit einer Verifikation zwischen 2-D Modell unter rotationssymmetrischen Randbedingungen und 3-D Modell wäre ebenfalls denkbar, wenn man Berechnungen unter rotationssymmetrischen Lasten als Grundlage dafür verwendet. Durch diese Shearkeys wären die ideal glatt modellieren Flächen, die unter anderem die Verifikation der vorgestellten 2- und 3-D Modelle nicht möglich machten, mit Unebenheiten, die Kontakt und Reibung erzeugen, versehen. Aus Zeitgründen konnte das 3-D Modell mit Sherkeys nicht fertiggestellt werden, dennoch resultierten aus den Untersuchungen sinnvolle Ergebnisse.