Ein Verfahren der dynamischen Strukturanalyse, das die zeitabhängige Antwort einer Struktur berechnet, indem eine aufgezeichnete oder synthetische zeitvariierende Lastfolge angewendet und die Bewegungsgleichungen Schritt für Schritt numerisch integriert werden; dabei werden Masse, Steifigkeit, Dämpfung sowie modellierte material‑ oder geometrische Nichtlinearitäten berücksichtigt.

Prinzip

Durch explizite oder implizite numerische Integration von Mx¨(t)+Cx˙(t)+Kx(t)=F(t) (bzw. der nichtlinearen Erweiterung) werden Trägheits-, Dämpfungs‑ und Rückstellkräfte in diskreten Zeitschritten ausgeglichen, sodass transiente Verschiebungen, Geschwindigkeiten und Schnittgrößen erhalten werden; Genauigkeit hängt von Zeitschritt, Integrationsverfahren und Modelltreue ab.

Demonstration

Illustratives Szenario → Ein Tragwerksingenieur belastet ein FE‑Modell eines mehrgeschossigen Rahmens mit einer Auswahl von Bodenbewegungsaufzeichnungen, skaliert auf passende Intensität. Erkennung: aufgezeichnete Beschleunigungszeitreihen mit bekannter Dauer und Frequenzinhalt. Maßnahme: nichtlineare Zeitintegration mit spezifiziertem Dämpfungsmodell. Folge: Zeitverläufe von Geschossdriften und inneren Kräften liefern Spitzenbeanspruchungen und Reihenfolge inelastischer Beanspruchungen zur Nachweisführung.

Fehlanwendung

Die Verwendung einer willkürlich skalierten Einzelaufzeichnung zur Darstellung des seismischen Gefährdungsniveaus ohne Berücksichtigung des Frequenzinhalts, der Dauer oder der Verträglichkeit mit dem Bemessungsspektrum. Der Fehler besteht darin, Skalierung als Ersatz für eine repräsentative Aufzeichnungsmenge zu behandeln — die Ergebnisse sind sehr sensitiv zur Übereinstimmung zwischen Aufzeichnung und Strukturperioden.

Konsequenz

Die Zeitverlaufsmethode liefert detaillierte zeitabhängige Beanspruchungen (Spitze, Reihenfolge, Dauer) und ermöglicht die Beurteilung transienten Verhaltens (z. B. kumulative Schädigung, Aufschlag). Folgen sind die Offenlegung der Modellempfindlichkeit gegenüber Dämpfung, Nichtlinearitäten und Eingangssignalen; unterschiedliche Lastreihen oder Modellannahmen können die berechneten Beanspruchungen deutlich verändern.

Umkehrung

Bei stationären oder quasi‑statischen Lasten oder wenn nur statistische Spitzenwerte benötigt werden, sind statische oder Antwortspektren‑Methoden oft ausreichend und effizienter. Für lineare stationäre Zufallsexitationen sind Frequenzbereichsverfahren vorzuziehen. THA‑Annahmen können versagen, wenn hochfrequente oder wellenmechanische Effekte feinere Modelle erfordern.

Abgrenzung

Eindeutig enthalten: transiente dynamische Antwortberechnung durch direkte Zeitintegration unter vorgegebener Zeitgeschichte. Randfall: Antwortspektrumsanalyse liefert Spitzenwerte ohne Zeitverlauf und eignet sich für elastische oder schwach nichtlineare Systeme. Außerhalb: rein statische Analysen oder modale Abschätzungen ohne Zeitdomäne.

Semantische Spannung

Modelltreue versus Rechenaufwand: mehr nichtlineare Details und kleinere Zeitschritte verbessern Realismus, erhöhen aber Rechenzeit und Interpretation; Anwender müssen Ressourcen und Zuverlässigkeitsanforderungen abwägen.

Synthese

Die Zeitverlaufsmethode liefert die unmittelbarste Abbildung transienter Strukturantworten unter definierten Bewegungen und macht Sequenz‑ und Dauereffekte sichtbar; ihr Wert hängt jedoch von sorgfältiger Aufzeichnungs‑ und Modellwahl sowie dem Bewusstsein für Sensitivitäten ab.