CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Rossi, Marco: Unelastisches Verhalten zyklisch verformter Stahlbetonbalken / von Marco Rossi. -Basel; Boston; Stuttgart: Birkhäuser, 1982. (Bericht/Institut für Baustatik und Konstruktion ETH Zürich; Nr. 125) ISBN 978-3-7643-1348-7 NE: Institut für Baustatik und Konstruktion <Zürich>: Bericht Nachdruck verboten. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen und der Reproduktion auf photostatischem Wege oder durch Mikrofilm, vorbehalten. 1982 Springer Basel AG Ursprünglich erschienen bei Birkhäuser Verlag Basel 1982 ISBN 978-3-7643-1348-7 ISBN 978-3-0348-5354-5 (ebook) DOI 10.1007/978-3-0348-5354-5
Unelastisches Verhalten zyklisch verformter Stahlbetonbalken von Dr. sc. techno Marco Rossi Institut fur Baustatik und Konstruktion EidgenOssische Technische Hochschule Zurich Zurich Marz1982
Vorwort Eine wirtschaftliche Bemessung von Bauwerken unter aussergewohnlichen dynamischen Belastungen wie Erdbeben. Windsturme. Aufprall. Explosionen. usw. ist nur moglich. wenn Energie Dissipation durch unelastisches Materialverhalten berucksichtigt werden kann. Dadurch werden aber auch abschatzbare Beschadigungen in Kauf genommen. Heute existieren bereits Computerprogramme. die unelastisches Materialverhalten wie auch Verformungseinflusse (Theorie 2. Drdnung) berucksichtigen. Im konkreten Fall ist jedoch ihre praktische Anwendung nicht unproblematisch. Neben Ungereimtheiten in der Annahme der Stoffgesetze und der Modellierung sind insbesondere auch Fragen der numerischen Analyse wie Elementeinteilung. Stabilitat und Konvergenz der Losungen oft ungenugend abgeklart. Herr Rossi hat in der vorliegenden Studie. welche er im Rahmen eines durch den Schweizerischen Nationalfonds unterstutzten Forschungsprogrammes ausgearbeitet hat. einige grundsatzliche Fragen zu beantworten versucht. Er beschrankt sich auf die Erfassung des Widerstandes einfacher ebener Stahlbetontrager und Rahmen unter alternierenden und/oder progressiv zunehmenden Verformungszyklen. Im besonderen zeigt er. dass auch analytische Berechnungen mit einfachen Modellen eine recht vernunftige Abschatzung des Energie-Dissipationsvermogens gestatten. Diese Modelle zeigen auch die fur die Bemessung relevanten Parameter direkt auf und geben nutzliche Hinweise fur die konstruktive Gestaltung. Zurich. Juni 1982 Prof. Dr. B. Thurlimann
Inhaltsverzeichnis Seite Teil I : Einleitung 1. 2. 3. 4. Problematik der Bemessung dynamisch belasteter Tragwerke EinfGhrendes Beispiel zur Problemstellung Zielsetzung Ueberblick 1 2 4 5 Tell II : Grundbezlehungen am Element 5. Spannungs- und Verzerrungszustand 5.1 Spannungszustand 5.2 Verzerrungszustand 6. Stoffgesetze 6.1 Stahlverhalten 6.2 Betonverhalten 7 7 8 9 9 10 Teil III : Querschnittsverhalten 7. 8. 9. 10. 11. Grundlagen der numerischen Berechnung 7.1 Methode der Finiten Elemente 7.2 Balkentheorie Numerische Parameteruntersuchungen 8.1 Parameterwahl 8.2 Diskussion der EinflGsse 8.3 Experimentelle Verifikation des Lamellen-Modells 8.4 Vergleich verschiedener numerischer Madelle Querschnitte mit elastischem Materialverhalten 9.1 Herleitung 9.2 Anwendung Querschnitte mit starr-ideal plastischem Materialverhalten 10.1 Interaktion Biegung - Normalkraft 10.2 Zyklisches Verhalten Querschnitte mit starr-entfestigend plastischem Betonverhalten 11.1 Herleitung 11.2 Momenten-Verformungs-Verhalten 11.3 Interaktion Biegung - Normalkraft 13 13 15 21 21 22 40 43 45 46 48 53 53 56 63 63 67 72 Teil IV : Tragwerksverhalten 12. Probleme bei der Modellierung von Stabtragwerken mit unelastischem Materialverhalten 12.1 Einfluss der Elementeinteilung 12.2 Einfluss der Integrationspunkte 12.3 Rahmenmodellierung 75 75 79 81
13. 14. Numerische Rahmenberechnung 13.1 Wahl der Parameter 13.2 Diskussion der Resultate Vereinfachte analytische Rahmenberechnung 14.1 Herleitung 14.2 Last-Durchbiegungs-Verhalten Seite 82 82 83 89 89 92 Teil V: Hinweise zur Bemessung 15. Bemessung dynamisch belasteter Bauwerke 15.1 Bemessungsverfahren 15.2 Anregungen zu weiteren Studien 96 96 98 ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY RESUME ANHANG 1: Zyklisches Verhalten eines vereinfachten Gebaudemodells ANHANG 2: Stahlverhalten bei zyklischen Verformungen ANHANG 3: Lamellen-Modell Stringer-Modell Momenten-KrOmmungs-Modelle LITERATUR BEZEICHNUNGEN 101 103 104 106 109 112 113 118 120 121