Entwicklung gewichtsoptimierter funktional gradierter Elementdecken: [Abschlussbericht]
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| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer-IRB-Verl.
[2015]
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INHALTSVERZEICHNIS
5
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS 5
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 8
1 EINLEITUNG 9
1.1 PROBLEMSTELLUNG 9
1.2 PROJEKTZIELE 10
1.3 ARBEITSPROGRAMM 11
2 ENTSTEHUNG DER GRADIENTENWERKSTOFFE UND -BETONE 13
2.1 STAND DER FORSCHUNG 13
2.2 ANWENDUNGSBEREICHE VON GRADIENTENBETON 14
2.2.1 GRUNDLAGEN 14
2.2.2 FUNKTIONAL GRADIERTE DECKEN 15
2.2.3 FUNKTIONAL GRADIERTE AUSSENWAENDE 15
2.3 HERSTELLUNGSVERFAHREN FUER BAUTEILE AUS GRADIERTEM BETON 17
2.3.1 EINLEITUNG 17
2.3.2 SCHICHTWEISES GIESSEN 17
2.3.3 GRADIENTENSPRUEHTECHNIK 18
2.3.4 ENTWICKLUNGSPHASEN DER GRADIENTENBETONTECHNOLOGIE 19
3 WEITERENTWICKLUNG DER GRADIENTENBETONMISCHUNGEN 21
3.1 AUSGANGSSITUATION GRADIENTENBETONMISCHUNGEN 21
3.2 WEITERENTWICKLUNG DER KERNMISCHUNG KLM 23
3.3 MATERIALPARAMETER GRADIENTENBETONMISCHUNGEN 26
4 BEMESSUNG UND ANALYTISCHE BETRACHTUNGEN ZUM TRAGVERHALTEN GRADIERTER
BETONBAUTEILE 28
4.1 ALLGEMEINES TRAGVERHALTEN 28
4.2 BIEGUNG 31
4.3 QUERKRAFT 32
4.4 SCHUBKRAFTUEBERTRAGUNG IN FUGEN 33
4.4.1 NACHWEIS DER SCHUBKRAFTUEBERTRAGUNG IN FUGEN NACH EC 2 33
4.4.2 ANALYTISCHES MODELL DER SCHUBSPANNUNGEN IN DER LAENGSFUGE INFOLGE
SCHWINDENS 34
4.5 QUERSCHNITTSWERTE IM ZUSTAND I UND II 36
5 VERSUCHE AN GRADIERTEN BAUTEILEN 38
5.1 SKALIERTE VERSUCHE 38
5.1.1 SKALIERUNG, GEOMETRIE UND RANDBEDINGUNGEN 38
5.1.2 VERSUCHE ZUR BIEGETRAGFAEHIGKEIT 39
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6
INHALTSVERZEICHNIS
5.1.3 VERSUCHE ZUM QUERKRAFTTRAGVERHALTEN 42
5.2 VERSUCHE DER HAUPTAUSFUEHRUNG 48
5.2.1 ZIELE UND AUSLEGUNG DER VERSUCHE 48
5.2.2 NORMATIVE GRUNDLAGEN UND RANDBEDINGUNGEN DER VERSUCHE 49
5.2.3 VERSUCHSAUFBAU UND PRUEFABLAUF 50
5.2.4 VERSUCHSSERIEN UND ERGEBNISSE 52
5.3 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE 63
6 NUMERISCHE BETRACHTUNGEN ZUM TRAGVERHALTEN GRADIERTER
BETONBAUTEILE 65
6.1 NICHTLINEARE MATERIALTHEORIE 65
6.1.1 EINLEITUNG 65
6.1.2 MATERIALMODELL BETON 65
6.1.3 MATERIALMODELL BEWEHRUNGSSTAHL UND TEXTILE BEWEHRUNG 71
6.2 MATERIELL NICHTLINEARE SIMULATION DER VERSUCHE 72
6.2.1 MODELLBILDUNG 72
6.2.2 MATERIALEINGANGSPARAMETER 74
6.2.3 SIMULATION DER SKALIERTEN VERSUCHE 78
6.2.4 SIMULATION DER VERSUCHE DER HAUPTAUSFUEHRUNG 82
6.2.5 ZUSAMMENFASSUNG DER SIMULATIONSERGEBNISSE 86
7 ERMITTLUNG DES *GRADIENTENLAYOUTS" MITHILFE NUMERISCHER
OPTIMIERUNGSVERFAHREN 88
7.1 GRUNDLAGEN DER NUMERISCHEN OPTIMIERUNG 88
7.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DER OPTIMIERUNGSAUFGABE 89
7.3 LOESUNGSVERFAHREN DES OPTIMIERUNGSPROBLEMS 92
7.3.1 VERFAHREN DER MATHEMATISCHEN PROGRAMMIERUNG -
APPROXIMATIONSVERFAHREN 92
7.3.2 OPTIMALITAETSKRITERIENVERFAHREN 95
7.3.3 VERWENDETE LOESUNGSVERFAHREN 96
7.4 KOPPLUNG DER STRUKTUROPTIMIERUNG AN DIE FEM 96
7.5 DER SIMP-ANSATZ IN DER TOPOLOGIEOPTIMIERUNG 97
7.6 *GRADIENTENLAYOUT" DURCH TOPOLOGIEOPTIMIERUNG 99
7.7 MATERIELL NICHTLINEARE SIMULATION DER OPTIMIERUNGSERGEBNISSE 104
7.8 WEITERFUEHRENDE ENTWUERFE GRADIERTER BAUTEILE 106
7.9 ZUSAMMENFASSUNG DER OPTIMIERUNGSERGEBNISSE 108
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 109
8.1 ZUSAMMENFASSUNG 109
8.2 AUSBLICK 111
LITERATURVERZEICHNIS 112
INHALTSVERZEICHNIS 7
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 118
TABELLENVERZEICHNIS 121
ANHANG
A PRUEFVERFAHREN 123
A.1 FRISCHBETONPRUEFUNGEN 123
A.2 FESTBETONPRUEFUNGEN 123
B UMRECHNUNG VON BETONKENNWERTEN 126
B.1 UMRECHNUNG AUF DIE EINAXIALE DRUCKFESTIGKEIT 126
B.2 UMRECHNUNG DER BETONZUGFESTIGKEIT 127
B.3 RECHENWERTE DER BETONDRUCK- UND BETONZUGFESTIGKEIT 128
C MATERIALKENNWERTE 129
C.1 PREMIX BETONMISCHUNGEN 129
C.2 KONSISTENZ DER MISCHUNGEN 129
C.3 MISCHTABELLE PREMIX 130
C.4 BEWEHRUNGSMATERIALIEN 130
D TEXTILE BEWEHRUNG ZUM EINSATZ IN GRADIERTEN BETONBAUTEILEN 131
D.1 GRUNDLAGEN 131
D.2 ZUGTRAGVERHALTEN VON TEXTILBETON 133
D.3 UNTERSUCHTE MATERIALIEN 135
D.4 VERSUCHE 135
E AUSLEGUNG DER VERSUCHE IN DER HAUPTAUSFUEHRUNG 141
F DOKUMENTATION DER VERSUCHE DER HAUPTAUSFUEHRUNG 148
F.1 HERSTELLUNG 148
F.2 SERIE 0 148
F.3 SERIE 1 150
F.4 SERIE 2 152
F.5 SERIE 3 156
F.6 SERIE 4 158
G OPTIMALITAETSKRITERIENVERFAHREN UNTER VERWENDUNG DES SIMP-
ANSATZES 159 |
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Beschreibung