Last-Verformungsverhalten von Stahl-Spannbetontragwerken Theorie und Nachrechnung

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1 Last-Verformungsverhalten von Stahl-Spannbetontragwerken Theorie und Nachrechnung Forschung & Entwicklung CC Konstruktiver Ingenieurbau Prof. Dr. Karel Thoma Dozent T direkt karel.thoma@hslu.ch Horw CADFEM Users Meeting 2016 Fachkonferenz zur numerischen Simulation Technorama Winterthur

2 Nichtlineares Biege-Tragverhalten [1] 2,

3 Modellierung Werkstoffbeziehungen/Tragwirkungen [2] Beton Beton-Spannstahl Verbundtragwirkung Langzeitverhalten 3,

4 Modellierung Nicht berücksichtigte Tragwirkungen [2] Rissuferverzahnung Dübelwirkung Bewehrung 4,

5 Nichtlineare FEM [1] Strukturschema: Usermat 5,

6 Nicht lineare FEM Modellvorstellungen Schichtenmodell [2,3,4] 6,

7 Nichtlineare FEM Modellvorstellungen Finites Element (Schalenelement) [5] Shell181 7,

8 Nichtlineare FEM Usermat [6] 8,

9 Nichtlineare FEM Modellierung L K, L K I, J :Master-Knoten M M I, J:Slave-Knoten S S z y x MPC184 I LINK180 I SHELL181 M S J, I S J, I M S M J J M S 9,

10 Scheibenversuche Xie/Bentz/Collins Scheiben-Elementversuche [7] 10,

11 Scheibenversuche Xie/Bentz/Collins Scheiben-Elementversuche [1,6] 11,

12 Scheibenversuche Leonhardt / Walther Wandartige Träger DWT2 [8] 12,

13 Scheibenversuche Leonhardt / Walther Wandartige Träger DWT2 [8] 13,

14 Scheibenversuche Leonhardt / Walther Wandartige Träger DWT2 [8] 14,

15 Scheibenversuche Leonhardt / Walther Wandartige Träger IWT2 [8] 15,

16 Scheibenversuche Leonhardt / Walther Wandartige Träger IWT2 [8] 16,

17 Plattenversuche Marti/Leesti/Khalifa Torsion Tests of RC-Slabs [2,9] 17,

18 Plattenversuche Marti/Leesti/Khalifa Torsion Tests of RC-Slabs [2,9] 18,

19 Plattenversuche Marti/Leesti/Khalifa Torsion Tests of RC-Slabs [2,9] v 0 = v x 2 +vy 2 tan φ 0 = v y v x 19,

20 Plattenbalkenversuche Marti / Alvarez Plattenstreifenversuch (Duktilität) [10,11] 20,

21 Plattenbalkenversuche Marti / Alvarez Plattenstreifenversuch (Duktilität) [10,11] 21,

22 Balkentragwerke Sigrist / Marti Biegeträger mit Kragarm T4 [12] 22,

23 Balkentragwerke Sigrist / Marti Vorgespannter Biegeträger T5 [12] 23,

24 Balkentragwerke Sigrist / Marti Vorgespannter Biegeträger T5 [12] 24,

25 Balkentragwerke Sigrist / Marti Vorgespannter Biegeträger T5 [12] 25,

26 Langzeitverhalten Jaccoud Plattenstreifenversuche [13, 14] 26,

27 Langzeitverhalten Jaccoud Plattenversuche [13, 14] 27,

28 Langzeitverhalten Tellenbach Plattenversuche [15, 14] 28,

29 Anwendung Statische Überprüfung [16] 29,

30 Anwendung Anwendungsorientierte Forschung [17] - Ermüdung von Fahrbahnplatten - Membranspannungszustand - Simulation mit Ansys Apdl - Empfehlungen für die Bemessung und Überprüfung 30,

31 Anwendung Entwicklungsprojekte - Mindestbewehrung von Wände - Bewehrungslayout - Bewehrungsfläche - Simulation (Parameterstudie) um Anzahl (Versuche) zu minimieren: - Abmessungen - Lagerung - Zwangsbeanspruchung (Schwinden / Kriechen / Temperatur) - Bewehrungsfläche - Bewehrungslayout 31,

32 Literaturverzeichnis: [1] Marti.P., Monsch, O., Seelhofer, B.: Ingenieur-Betonbau, Gesellschaft für Ingenieurbaukunst, vdf Hochschulverlag AG, ETH Zürich, 1. Auflage, 2005, 224 pp. [2] SEELHOFER, H.: Ebener Spannungszustand im Betonbau: Grundlagen und Anwendung, Institut für Baustatik und Konstruktion, ETH Zürich, IBK Bericht Nr. 320, vdf Hochschulverlag, November 2009, 236 pp. [3] THOMA, K., ROOS, P., WEBER, M.: Finite-Elemente-Analyse von Stahlbetonbauteilen im ebenen Spannungszustand, Beton- und Stahlbetonbau, 2014, Nr. 109, H. 4, pp [4] KOLLEGGER, J.: Algorithmus zur Bemessung von Flächentragwerken unter Normalkraft- und Momentenbeanspruchung, Beton- und Stahlbetonbau, Vol. 86, No. 5, 1991, pp [5] ANSYS MECHANICAL APDL, Release 14.0, Canonsburg, USA. [6] ROOS, P.: FEM Modelle für Stahlbetonplatten Verifizierung des Schichtenmodells anhand von Bauteilversuchen. Masterthesis, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Horw, Februar 2014, 107 pp. [7] XIE, L.; BENTZ, E. C.; COLLINS, M. P.: Influence of Axial Stress on Shear Response of Reinforced Concrete Elements, ACI Structural Journal, Vol. 108, No. 6, November Dezember 2011, pp [8] LEONHARDT, F.; WALTHER, R.: Wandartige Träger, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 178, Ernst & Sohn, Berlin, 1966, 159 pp. [9] MARTI, P.; LEESTI, P.; KHALIFA, W. U.: Torsion Tests on Reinforced Concrete Slab Elements, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 113, No. 5, Mai 1987, pp ,

33 [10] ALVAREZ, M., MARTI, P.: Versuche zum Verbundverhalten von Betonstahl bei plastischen Verformungen, Institut für Baustatik und Konstruktion, ETH Zürich, IBK Bericht Nr. 222, Birkhäuser Verlag, September 1996, 135 pp. [11] THOMA, K., ROOS, P., BORKOWSKI, G.: Finite Elemente Analyse von Stahlbetonplatten, Beton- und Stahlbetonbau, 2014, Nr. Nr. 109, H. 12, pp [12] SIGRIST, V., MARTI, P.: Versuche zum Verformungsvermögen von Stahlbetonträgern, Institut für Baustatik und Konstruktion, ETH Zürich, IBK Bericht Nr. 202, Birkhäuser Verlag, November, 1993, 112 pp. [13] Jaccoud, J.-P. und Favre, R.: Flèche des structures en beton arme - Verification experimentale d une methode de calcul, Versuchsbericht, Lausanne: École polytechnique fédérale de Lausanne, 1982, 125 pp. [14] Lisibach, St.: Langzeitverhalten von Stahlbeton/ Entwicklung eines nichtlinearen Werkstoffgesetztes, Master- Thesis, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Horw, Februar 2016, 80 pp. [15] Tellenbach, A.: Déformation a long terme des dalles en béton a l état fissuré, Diss., Lausanne: École polytechnique fédérale de Lausanne, 1984, 252 pp. [16] Rohrbach, R.: Verfahren für Durchstanznachweise / Näherungsstufen und Sicherheitskonzepte, Master- Thesis, Hochschule Luzern Technik & Architektur, Horw, Februar 2016, 111 pp. [17] Thoma, K., Kenel, A.: Ermüdungsversuch an einem Brückenträger, Bundesamt für Strassen ASTRA (AGB), Schweizer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute (in Bearbeitung). 33,