Last-Verformungsverhalten zentrisch beanspruchter Stahlbetondruckglieder mit Kreisquerschnitt

Müller, Corinna

Bei der Planung und Konstruktion von Tragwerken ist die Vermeidung eines unangekündigten, spröden Versagens ein wesentlicher Grundsatz. Durch die derzeit normativ geforderte konstruktive Durchbildung stabförmiger Stahlbetondruckglieder wird ein Versagen mit Vorankündigung jedoch nicht gewährleistet. Um das Last-Verformungsverhalten dieser Bauteile gezielt zu steuern und eine Resttragfähigkeit nach Überschreiten der Traglast sicherzustellen, sind geeignete rechnerische Ansätze zur Beschreibung des Bauteilverhaltens erforderlich. Das Last-Verformungsverhalten zentrisch beanspruchter Stahlbetondruckglieder kann über die Traganteile des nicht umschnürten Betons, des von der Querbewehrung umschlossenen Betons und der Längsbewehrung ermittelt werden. Zur Sicherstellung eines Versagens mit Vorankündigung sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie z. B. die Anordnung der Querbewehrung, der Einsatz von Stahlfasern oder die Verwendung einer hochfesten Längsbewehrung. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der verschiedenen konstruktiven Maßnahmen auf die genannten verformungsabhängigen Traganteile und deren Zusammenwirken bei Stahlbetondruckgliedern mit Kreisquerschnitt grundlegend analysiert. Zur Beschreibung des Traganteils des nicht umschnürten Betons wird ein neuartiger Ansatz zur Abbildung der Spannungs-Stauchungsbeziehung von normal- und hochfestem Beton sowie Stahlfaserbeton auf Grundlage eigener experimenteller Untersuchungen entwickelt. Für die Darstellung des Traganteils des von der Querbewehrung umschlossenen Betons werden experimentelle Ergebnisse für die gewählte Materialkonfiguration unter mehraxialer Druckbeanspruchung aus der Literatur in einer Versuchsdatenbank zusammengefasst und vergleichend analysiert. Auf Basis eigener Versuchsergebnisse und weiteren der Literatur entnommenen experimentellen Ergebnissen sowie nichtlinearer numerischer Berechnungen werden neue Ansätze zur Beschreibung der Umschnürungswirkung der Querbewehrung sowie des Traganteils des von Querbewehrung umschlossenen Betons vorgeschlagen. Die erarbeiteten Ansätze werden auf Basis experimenteller Untersuchungen hinsichtlich der Eignung zur Beschreibung des Last-Verformungsverhaltens zentrisch beanspruchter Stahlbetondruckglieder mit Kreisquerschnitt überprüft. Abschließend wird die Effektivität der untersuchten konstruktiven Maßnahmen zur Sicherstellung eines Versagens mit Vorankündigung dargestellt.

In planning and designing of building structures the avoidance of brittle failure without warning is one fundamental principle. Due to the currently required structural design of rod-shaped reinforced concrete compression members a prior warning of failure cannot be ensured. To control the load-deformation behaviour of these building members and to ensure a residual load bearing capacity after exceeding the ultimate load, suitable mathematical approaches to describe the building member behavior are required. The load-deformation behaviour of centrically loaded reinforced concrete compression members can be described by the load bearing proportion of the non confined concrete, the concrete enclosed by stirrup reinforcement and the longitudinal reinforcement. To ensure a prior warning of failure increased design measures are necessary, such as the arrangement of stirrup reinforcement, the use of steel fibers or the application of high strength longitudinal reinforcement. In the present work, the influence of the design measures on the mentioned deformation-dependent load bearing proportion of centrically loaded reinforced concrete compression members with circular cross-section is fundamentally analyzed. To describe the load bearing proportion of the non confined concrete, an innovative approach to depict the stress-strain relationship of normal and high strength concrete as well as steel fiber reinforced concrete is developed on the basis of own experimental investigations. For a description of the load bearing proportion of the concrete enclosed by stirrup reinforcement, experimental results for the selected material configuration under multiaxial compressive stress from technical literature are summarized in a database and analyzed comparatively. Based on own and experimental results from technical literature as well as nonlinear numerical calculations, innovative approaches for the description of the confinement effect of the stirrup reinforcement and the load bearing proportion of the concrete enclosed by stirrup reinforcement are proposed. The developed approaches are verified on the basis of experimental investigations regarding the suitability to describe the complete load-deformation behaviour of centrically loaded reinforced concrete compression members. Finally, the effectiveness of the investigated design measures to ensure a prior warning of failure is presented.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Müller, Corinna: Last-Verformungsverhalten zentrisch beanspruchter Stahlbetondruckglieder mit Kreisquerschnitt. 2015.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export