Finite‐Elemente‐Analyse von dünnen gebetteten Platten mit lokaler Lasteinleitung

Die statische Analyse und Bemessung flächig gebetteter Platten wird in der modernen Planungspraxis mit dem Einsatz von Finite‐Elemente‐Software bewerkstelligt. Dabei ist der sorgfältige Umgang mit diesen Berechnungstools essenziell, insbesondere bei dünnen Platten mit hohen lokalen Lasteinleitungen, wie bspw. bei Industriefußböden oder Containerterminalböden mit Einzellasten aus den Hochregalen bzw. Containerstapeln sowie Radlasten von Gabelstaplern. Für eine zutreffende Analyse muss neben einer geeigneten Repräsentation des Baugrunds vor allem die Netzfeinheit des Finite‐Elemente‐Modells mit Bedacht gewählt werden. Diese Parameter beeinflussen die resultierenden Schnittgrößen und damit die Bemessung erheblich. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, die unterschiedliche Modellierungsansätze (Platten‐ oder Volumenelemente) und Netzfeinheiten untersucht. Ziel ist es, die Auswirkungen der Lastverschmierung und ‐ausbreitung in diskretisierten Finite‐Elemente‐Modellen für gebettete Platten zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Netzabhängigkeit insbesondere bei hohen lokalen Lasten signifikant ist. Je nach Elementtyp und Netzfeinheit macht es zudem einen deutlichen Unterschied, ob die Auswertung auf Basis von Knoten‐ oder Elementmittelwerten erfolgt. Abschließend werden praxisorientierte Empfehlungen zur Modellerstellung und ‐analyse gegeben, um eine zielsichere Bemessung zu ermöglichen.

In modern design practice, the structural analysis and design of ground‐supported slabs is carried out using finite element software. Careful use of these calculation tools is essential, especially for thin slabs with high localized loads, such as those found in industrial floors or container terminal floors with individual loads from high racks or containers, as well as wheel loads from forklifts. For an accurate analysis, the element size (mesh refinement) of the finite element model must be carefully chosen in addition to an appropriate representation of the soil. These parameters significantly influence the resulting internal forces and thus the design. In this work, a sensitivity analysis is performed to investigate different modeling approaches (plate or solid elements) and mesh sizes. The aim is to analyze the effects of load smearing and load distribution in discretized finite element models for supported slabs. The results show that the mesh dependence is significant, especially for high local loads. Depending on the element type and mesh fineness, there is also a clear difference whether the analysis is based on nodal or element mean values. Finally, practical recommendations for modeling and analysis are given to enable more accurate and efficient design.