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Zur Erfassung hygrothermischer Einflüsse auf das nichtlineare Trag- und Schädigungsverhalten von Stahlbetonflächentragwerken / von Ralf Wörmann. Wuppertal, 2004
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Kurzfassung
Abstract
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Symbolverzeichnis
Einleitung
Motivation und Einführung in die Problemstellung
Zielsetzung der Arbeit
Gliederung
Phänomenologie des Stahlbetons
Einführung
Beton
Allgemeines
Zusammensetzung und Entstehung
Porosität und Porengrößenverteilung
Mechanisches Kurzzeitverhalten
Einaxiale Druckbeanspruchung
Einaxiale Zugbeanspruchung
Mehraxiale Beanspruchung
Thermisches Verhalten
Wärmetransport und -speicherung
Verformungsverhalten
Hygrisches Verhalten
Feuchtetransport
Feuchtespeicherung
Schwinden und Quellen
Schwindkomponenten
Physikalische Mechanismen
Versuchsbeobachtungen
Kriechen und Relaxation
Betonstahl
Mechanisches Verhalten
Thermisches und hygrisches Verhalten
Verbund und Tension-Stiffening
Modellierung des Stahlbetons
Zeitinvariante Modellierung des Betons
Konzept von Darwin & Pecknold
Einaxiale Spannungs-Dehnungs-Beziehungen
Biaxiale Versagensflächen
Rissverhalten
Tension-Stiffening-Effekt und Rissbreitenbestimmung
Modell nach König & Tue
Modell nach Noh
Hygrothermische Modellierung des Betons
Einführung
Bilanzgleichungen
Wärmebilanz
Feuchtebilanz
Kopplung der Bilanzen
Rand- und Anfangsbedingungen
Modellierung der Stoffkennwerte
Wärmeleitfähigkeit
Wasserdampfpermeabilität
Kapillartransportkoeffizient
Feuchtespeicherfunktion
Zeitvariante Modellierung des Betons
Allgemeines
Thermische Verzerrungen
Schwinden und Quellen
Querschnittsbasierte Formulierung
Materialpunktbasierte Formulierung
Kriechen
Viskoelastizitätstheorie
Vorhersageverfahren
Verwendete Modellierung
Betonstahlmodellierung
Kontinuumsmechanische und schalentheoretische Grundlagen
Grundgleichungen der Kontinuumsmechanik
Kinematik
Äußere Lasten und Spannungen
Bilanzgleichungen
Materialgesetze und Randbedingungen
Prinzip der virtuellen Verschiebungen
Grundgleichungen der Schalentheorie
Übersicht
Geometrie und Kinematik
Verzerrungsmaße und Schnittgrößen
Prinzip der virtuellen Verschiebungen
Linearisierung
Berücksichtigung von lastunabhängigen Einwirkungen
Finite-Element-Modellierung
Grundlagen
Schalenelementformulierung
Isoparametrisches Konzept
Assumed-Natural-Strain Konzept
Multi-layered Konzept
Numerische Umsetzung des hygrothermischen Modells
Das Anfangsrandwertproblem
Übergang zur schwachen Formulierung
Konsistente Linearisierung
Raum-Zeit-Diskretisierung
Die eingesetzten Gleichungslöser
Konvergenzsicherung
Adaptive Schrittenweitensteuerung
Implementierung in das FE-System
Nichtlineare Strukturanalyse
Normative Vorgaben
Verwendete Vorgehensweise
Zeitabhängige Multi-Level-Iterations-Strategie
Pfadverfolgungsalgorithmen
Aspekte der numerischen Umsetzung der zeitvarianten Modellierung
Definition beliebiger Last-Zeit-Folgen
Einbindung der zeitvarianten Verzerrungsanteile
Nichtlineare Schädigungsanalyse
Problembeschreibung
Grundgleichungen der Schädigungsanalyse
Definition globaler Schädigungsindikatoren
Numerische Verifikation der Modelle
Zeitinvariante mechanische Formulierung
Stahlbetoneinfeldträger unter Einzellast
Punktgestützte Stahlbetonplatte unter Einzellast
Naviergelagerte Stahlbetonplatte unter Flächenlast
Bewertung
Hygrothermische Formulierung
Betonquerschnitt unter thermischer Einwirkung
Betonquerschnitt unter hygrischer Einwirkung
Einseitige Austrocknung eines Betonquerschnitts
Trocknung eines Betonbalkens unter hygrothermischer Einwirkung
Schwind- und Quellversuche an Betonzylindern
Bewertung
Zeitvariante Formulierung
Langzeitbeanspruchter Stahlbetonbalken unter Flächenlast
Langzeitbeanspruchte Stahlbetonplatten unter Flächenlast
Betonkragstruktur unter Feuchtegradient
Stahlbetonschale unter kombinierter Beanspruchung
Bewertung
Numerische Anwendungen
Tragfähigkeits- und Schädigungsanalysen eines Naturzugkühlturms
Entwurfsproblematik
Vorgaben nach der VGB-Richtlinie
Modellierung
Untersuchte Einwirkungskombinationen
Ergebnisdarstellung
Last-Verformungs-Kurven und Rissentwicklung
Eigenschwingungsverhalten und Schädigungsindikatoren
Variation der hygrischen Parameter
Variation der Traglastanalysen
Bewertung
Tragfähigkeits- und Schädigungsanalysen einer Windenergieanlage
Entwurfsproblematik bei Windenergieanlagen
Einwirkungen nach der DIBt-Richtlinie
Dimensionierung und lineare Untersuchung
Untersuchung des progressiven Schädigungsverhaltens
Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Ausblick
Anhang A - Modellparameter
Anhang B - Vorhersageverfahren
Schwinden nach DIN 1045-1
Kriechen nach DIN 1045-1
Anhang C - Kinematische Beziehungen der Schale
Literaturverzeichnis
Normen und Richtlinien