Modelle zur Analyse des zeitabhängigen Verformungsverhaltens von Verbundträgern:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Darmstadt
Eigenverl.: Techn. Univ. Darmstadt, Inst. für Stahlbau und Werkstoffmechanik
2011
|
| Schriftenreihe: | Veröffentlichung des Instituts für Stahlbau und Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt
95 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 ZIELSETZUNG UND GLIEDERUNG DER ARBEIT 2
2 STAND DER FORSCHUNG 5
2.1 NUMERISCHE BERECHNUNGEN VON VERBUNDTRAEGERN 5
2.1.1 ANALYSEN AUF DER BASIS VON STABWERKSMODELLEN 6
2.1.2 ANALYSEN AUF DER BASIS MEHRAXIALER BERECHNUNGSMODELLE . . 10 2.1.3
BEWERTUNG DER FORSCHUNGSAKTIVITAETEN 12
2.2 MATERIALIEN 13
2.2.1 BETON 13
2.2.1.1 BEANSPRUCHUNG DURCH DRUCKKRAEFTE 14
2.2.1.2 BEANSPRUCHUNG DURCH ZUGKRAEFTE 15
2.2.1.3 ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER FESTIGKEITSEIGENSCHAFTEN 15 2.2.1.4
BETON UNTER WECHSELNDER BEANSPRUCHUNG 16 2.2.1.5 MEHRAXIALE
BEANSPRUCHUNG VON BETON 17
2.2.2 STAHL 18
2.2.2.1 EINAXIALES MATERIALVERHALTEN 18
2.2.2.2 MEHRAXIALES MATERIALVERHALTEN 19
2.2.2.3 BAUSCHINGER EFFEKT 19
2.3 VERBUNDVERHALTEN 22
2.3.1 TENSION STIFFENING EFFEKT 22
2.3.2 VERBUNDFUGE ZWISCHEN BETONGURT UND STAHLPROFIL 23 2.3.2.1
VERHALTEN UNTER STATISCHER BELASTUNG 24
2.3.2.2 VERHALTEN BEI ZYKLISCHER BEANSPRUCHUNG 26 2.4 ZEITABHAENGIGES
VERHALTEN 28
2.4.1 BISHERIGE FORSCHUNGSAKTIVITAETEN IM VERBUNDBAU 28 2.4.2 KRIECHEN,
SCHWINDEN UND HYDRATATION 29
2.4.3 BERECHNUNGSVERFAHREN IM VERBUNDBAU 32
3 VERSUCHE ZUM BAUSCHINGER-EFFEKT 34
3.1 MATERIALUNTERSUCHUNGEN 34
3.1.1 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 34
3.1.2 DARSTELLUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE 35
3.1.3 EINFLUSS DER FESTIGKEIT AUF DEN BAUSCHINGER-EFFEKT . . .. 37
VII
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1016860587
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII
3.2 BIEGEVERSUCHE AN VORGEKRUEMMTEN STAHLTRAEGERN 40
3.2.1 VERSUCHSAUFBAU UND -PROGRAMM 41
3.2.2 AUSWERTUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE 42
GRUNDLAGEN DER MATERIALMODELLIERUNG 44
4.1 LINEAR-ELASTISCHES MATERIALVERHALTEN 44
4.2 KLASSISCHE RATENUNABHAENGIGE PLASTIZITAETSTHEORIE 45
4.2.1 ZERLEGUNG DES DEHNUNGSTENSORS UND DER FREIEN HELM- HOLTZSCHEN
ENERGIE 46
4.2.2 FLIESSBEDINGUNG 47
4.2.3 FLIESS- UND VERFESTIGUNGSREGEL 48
4.2.4 BESTIMMUNG DES PLASTISCHEN MULTIPLIKATORS A 51
4.2.5 KONTINUIERLICHE ELASTO-PLASTISCHE TANGENTE C EP 51
4.3 FLIESSHYPOTHESE NACH VON MISES 52
4.4 VER- UND ENTFESTIGUNGSGESETZ 53
4.4.1 ISOTROPE VERFESTIGUNG 53
4.4.2 KINEMATISCHE VERFESTIGUNG 55
4.5 BERUECKSICHTIGUNG MEHRERER FLIESSFLAECHEN 57
4.6 INTEGRATIONSALGORITHMEN 58
4.6.1 EULER-VORWAERTS-VERFAHREN 59
4.6.2 EULER-RUECKWAERTS-VERFAHREN 60
4.6.3 KONSISTENTE ELASTO-PLASTISCHE TANGENTE 62
ENTWICKLUNG EINES BALKENMODELLS 64
5.1 KINEMATIK DES STABES 64
5.2 SCHWACHE FORM DES GLEICHGEWICHTES 68
5.3 LINEARISIERUNG 68
5.4 MATERIALGESETZE 70
5.4.1 MATERIALMODELL STAHL 70
5.4.1.1 FLIESSBEDINGUNG UND FLIESSREGEL 70
5.4.1.2 VERFESTIGUNGSGESETZE 71
5.4.1.3 SPANNUNGSINTEGRATION 72
5.4.1.4 ELASTO-PLASTISCHE TANGENTE 73
5.4.2 MATERIALMODELL BETON 76
5.4.2.1 FLIESSBEDINGUNG UND FLIESSREGEL 76
5.4.2.2 VER- UND ENTFESTIGUNGSGESETZE 78
5.4.2.3 BERUECKSICHTIGUNG VON LOKALISIERUNGSEFFEKTEN . . .. 84 5.4.2.4
BERUECKSICHTIGUNG DES ZEITABHAENGIGEN BETONVERHALTENS 86 5.4.2.5
SPANNUNGSINTEGRATION 91
5.4.2.6 ELASTO-PLASTISCHE TANGENTE 94
5.5 KONSTITUTIVE BEZIEHUNGEN FUER DIE VERBUNDFUGE 96
5.6 FINITE-ELEMENT MODELL 100
5.6.1 ANSATZFUNKTIONEN 100
5.6.2 ELEMENTFORMULIERUNG 101
5.6.3 QUERSCHNITTSINTEGRATION 105
5.7 SYSTEM- UND QUERSCHNITTSMODIFIKATIONEN 108
IMAGE 3
IX
5.7.1 SYSTEMAENDERUNGEN 109
5.7.2 QUERSCHNITTSAENDERUNGEN 110
5.8 UMSETZUNG IN M A T L A B 112
6 ANWENDUNG DER ABGELEITETEN MODELLE 114
6.1 FINITE-ELEMENT BERECHNUNG MIT ANSYS 114
6.1.1 ANPASSUNG DES ELASTO-PLASTISCHEN MATERIALMODELLS 114 6.1.2
NUMERISCHE ABBILDUNG DER VERSUCHE 116
6.1.2.1 VERSUCHE VON GRAGES 116
6.1.2.2 VERSUCHE AUS KAPITEL 3 120
6.1.2.3 VEREINFACHTE MODELLIERUNG DES BOXPROZESSES . . .. 124 6.2
BALKENMODELLIERUNG 126
6.2.1 NUMERISCHE ABBILDUNG DER VERSUCHE 126
6.2.2 MODELLIERUNG DES NACHGIEBIGEN VERBUNDS 131
6.2.2.1 LINEARES VERBUNDSPANNUNGS-SCHLUPFVERHALTEN . . . 132 6.2.2.2
NICHTLINEARES VERBUNDSPANNUNGS-SCHLUPFVERHALTEN 136 6.2.3 EINFLUESSE AUS
KRIECHEN UND SCHWINDEN DES BETONS 141 6.2.3.1 FUNKTIONALITAET DES MODELLS
141
6.2.3.2 SPANNUNGSUMLAGERUNGEN INFOLGE KRIECHEN UND SCHWINDEN 142
6.2.3.3 ZEITVARIANTES VERHALTEN VON VERBUNDTRAEGERN . . .. 145 6.2.4
MODELLIERUNG VON BAUPHASEN 149
6.3 VEREINFACHTES VERFAHREN ZUR BERUECKSICHTIGUNG VON VORVERFORMUNGEN 153
6.3.1 VORSTELLUNG DES VERFAHRENS 153
6.3.2 ANWENDUNG DES VERFAHRENS 156
6.3.3 BEURTEILUNG DES VERFAHRENS 161
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 163
A ZEITABHAENGIGES BETONVERHALTEN 181
A .L E R M I T T L U NG D ER KRIECHZAHL N A CH D IN EN 1992-1-1, A N H A
NG 2 . .. 182
A.2 E R M I T T L U NG D ER S C H W I N D D E H N U N G EN N A CH D IN
EN 1992-1-1, 3.1.4 . . 183
B MATERIALMODELLE 186
B.L MATERIALMODELL STAHL 187
B.2 MATERIALMODELL BETON 188
B.2.1 NUMERISCHE LOESUNG DER ERWEITERTEN VERFORMUNGSGLEICHUNG . 188 B.2.2
ALGEBRAISCHER KRIECHANSATZ NACH TROST 189
B.2.2.1 ABLEITUNG DER ALGEBRAISCHEN GLEICHUNG NACH T R O ST 189 B.2.2.2
SPANNUNGSFUNKTION FUER DEN KRIECHANSATZ NACH T R O ST 191
C MODELL FUER DIE VERBUNDFUGE 192
C.L INTEGRATION DER VERBUNDKRAFT 193
C.2 ELASTO-PLASTISCHE TANGENTE 195
IMAGE 4
X
D VEREINFACHTES VERFAHREN ZUR BERUECKSICHTIGUNG VON VORVERFORMUN- GEN 196
D.L NOMENKLATUR FUER DAS VERFAHREN 197
D.2 NACHRECHNUNG DER BIEGEVERSUCHE AUS ABSCHNITT 3.2 198 D.2.1
NACHRECHNUNG VERSUCHSREIHE 2 198
D.2.2 NACHRECHNUNG VERSUCHSREIHE 3 199
D.2.3 NACHRECHNUNG VERSUCHSREIHE 4 200
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