Für die Interaktion der Tragfähigkeiten von Vollwandträgern für eine konzentrierte Last auf dem Obergurt sowie Biegemoment und Querkraft in nicht ausgesteiften Stegbereichen wird eine Darstellung aus Versuchsergebnissen entwickelt. Dabei werden die rechnerischen Grenztragfähigkeiten der drei Teillastfälle je für sich als Bezugsgrößen benutzt. Die Grenztragfähigkeit für die Einzellast allein wird aus einer empirisch abgeleiteten Formel errechnet und alternativ dazu aus Formeln, die auf einer mechanischen Modellvorstellung beruhen. Zu bisher veröffentlichten Interaktionsbeziehungen werden Abänderungen und Einschränkungen vorgeschlagen.

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This paper presents a relationship between strain hardening of steel and plastic region length in a steel beam subjected to fire. A theoretical simple fire response analysis is proposed to investigate elasto-plastic behavior of the statically indeterminate heated beam. From observation of parametric calculations, it is clarified that large plastic region length in the beam, which is induced by the large strain hardening, is effective to avoiding strain concentration. This contributes to the robust attenuation of the thermal stress at the fire.

Theoretische Beziehung zwischen Verfestigung von Stahl und Länge der plastischen Zone von brandbeanspruchten Stahlträgern.
Die Veröffentlichung stellt die Beziehung zwischen der Verfestigung von Stahl und der Länge der plastischen Zone von Stahlträgern im Brandfall dar. Mit Hilfe eines analytischen Modells wird das elastisch-plastische Verhalten statisch unbestimmter Träger bei Erwärmung untersucht. Eine Parameterstudie zeigt, dass Dehnungskonzentrationen und hohe thermische Spannungen durch ausgedehnte plastische Zonen vermieden werden.

This paper presents innovative solutions for connecting steel and composite beams to structural reinforced concrete walls, as developed within the RFCS research project “InFaSo”. Two types of joints were studied: pinned and moment-resistant. The evaluation of the behaviour of the joints was performed experimentally and complemented by the development of analytical component-based models. The comparison of the results revealed good agreement between models and experiments. The joints analysed were shown to be competitive solutions taking into account their structural performance, simplicity of modelling and execution.

Im Bericht wird das instationäre, thermische, dreidimensionale Modell für Beton dargestellt. Um die Temperaturverteilung zu bestimmen, wird zunächst eine dreidimensionale, instationäre, thermische Finite Elemente Analyse durchgeführt. In dieser Berechnung wird angenommen, dass die thermischen Eigenschaften des Betons unabhängig von der Verteilung der Spannungen und Dehnungen sind. Im thermomechanischen Modell für Beton wird der gesamte Dehnungstensor in die rein mechanische Dehnung, die freie thermische Dehnung und die lastinduzierte thermische Dehnung zerlegt. Die mechanische Dehnung wird unter Verwendung des "Microplane" Modells für Beton berechnet. Das Modell wurde in ein dreidimensionales FE Programm implementiert. Zur Überprüfung des Modells sowie der Implementierung wurden aus der Literatur bekante experimentelle Untersuchungen nachgerechnet. Weiterhin wurde das Verhalten von Kopfbolzen unter Brandbeanspruchung für drei verschiedene Verankerungstiefen und vier thermische Lastgeschichten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß die Tragfähigkeit der Kopfbolzen unter Brandbeanspruchung deutlich abnehmen kann. Die größte Abminderung der Tragfähigkeit wurde bei relativ kleinen Verankerungstiefen beobachtet, besonders wenn der Betonkörper zuerst erhitzt und danach abgekühlt wurde. Die numerischen Ergebnisse stimmen mit den gemessenen Werten gut überein.

Bei der makroskopischen Modellierung von Beton- uns Stahlbetonkonstruktionen liegt die Hauptschwierigkeit in der Abbildung des Modells für den Beton. Zur Zeit gibt es kein derartiges Modell, welches sein Verhalten sowohl für monotone als auch für wechselnde (zyklische) Belastungen wirklichkeitsnah erfassen kann. Prinzipiell bietet das Microplane Modell diese Möglichkeit an. Daher wurde dieses Modell für Beton kürzlich für dreidimensionale zyklische Beanspruchung weiterentwickelt, mit einem nichtlokalen Verfahren ("microcrack interaction approach") gekoppelt und in das dreidimensionale FE-Programm MASA eingebaut. Mit dem Programm wurde eine dreidimensionale Studie von Balken-Stützen-Verbindungen unter zyklischen Belastungen durchgeführt. Die Verbindungen wurden für normalfesten und für hochfesten Beton berechnet. Die Berechnungen zeigen, daß sich die Konstruktion aus hochfestem Beton unter sonst identischen Bedingungen (Geometrie und Bewehrungsgrad) im Vergleich zu der Verbindung aus normalfestem Beton unterschiedlich verhält. Außerdem ist zu erkennen, daß die numerische Analyse das Verhalten von schwierigen dreidimensionalen Problemen sowohl für monotone als auch für zyklische Belastungen wirklichkeitsnah vorhersagen kann.

Es wird das Finite-Element-Programm NELIN zur nichtlinearen Berechnung (geometrisch und physikalisch) von Stahl- und Spannbetonbauteilen verwendet. Neben den üblichen Parametern, die zur nichtlinearen Berechnung von Tragwerken benötigt werden, wird in NELIN die Zeit als Variable benutzt. Zur Überprüfung des Programms wurden für Stahl- und Spannbetonbauteile numerische Untersuchungen, die auch das Kriechen und Schwinden des Betons beinhalten, durchgeführt. Die Ergebnisse der numerischen Untersuchungen stimmen mit denen der Versuche gut überein.

Im vorliegenden Beitrag wird über die theoretischen Grundlagen und die Anwendung des nichtlinearen FE-Programms MASA für Bauteile aus Beton und Stahlbeton berichtet, das in den letzten Jahren am Insitut für Werkstoffe im Bauwesen an der Universität Stuttgart entwickelt wurde. Nach einer Einführung in die Modellierung quasispröder Materialien werden der Aufbau des Programms und das "Microplane"-Materialmodell für Beton erläutert sowie Verfahren (Rißbandmethode bzw. nichtlokale Integralmethode) vorgestellt, die gewährleisten, daß die Ergebnisse der numerischen Analyse nicht wesentlich von der Elementierung abhängen. Abschließend werden vier Berechnungsbeispiele aus der Ingenieurpraxis dargestellt und diskutiert.

A series of 10 reinforced concrete T-beams, designed deficient in shear, were tested in order to investigate the shear performance achieved through externally applied U-shaped FRP composite strips. Key variables of the study were: type of FRP composite, type of surface bonding and type of end anchorage for the strips. Carbon fibre-reinforced polymer (CFRP), glass fibre-reinforced polymer (GFRP) and high modulus of elasticity carbon fibre-reinforced polymer (Hi-CFRP) strips were the special composite types with different elastic moduli, full or partial bonding of the strips to the beam surface were the variables for the type of surface bonding. All partially bonded FRP strips were free from surface bonding, whereas epoxy-bonded FRP anchors were used at their ends close to the slab-to-beam connection. Those strips with full surface bonding have either epoxy-bonded FRP anchors at their ends or the strip ends were without anchorage. The test results revealed that shear-deficient beams may well be strengthened by the externally applied FRP strips. However, the level of strength enhancement and the failure pattern is closely influenced by the composite's elastic modulus, the type of surface bonding and the type of end anchorage for the FRP strip itself. The enhancement of the Hi-CFRP strips did not live up to expectations. The use of unbonded FRP for shear strengthening yielded promising results.

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Zum zweiten Mal verlieh der Verlag Ernst & Sohn in diesem Jahr den Bauphysik-Preis, um eine besondere, innovative Planungsleistung auf einem oder mehreren Teilgebieten der Bauphysik - Wärme, Feuchte, Schall, Brand, Licht - unter Berücksichtigung der funktionalen, wirtschaftlichen und gestalterischen Rahmenbedingungen des Bauwerkes auszuzeichnen.

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