Druckmembranwirkung in seitlich behinderten Stahlbetonplatten

Autor: Louis Deidenbach
Sprache: Englisch

Kurzfassung

In Stahlbetontragwerken bauen sich infolge Behinderung der Längsdehnung Druckmembrankräfte auf. In der Regel führen die Druckmembrankräfte zu einer Reduktion der Stahlspannungen, was sich positiv auf den Biege- und Querkraftwiderstand sowie den Ermüdungsnachweis auswirkt.

In der vorliegenden Masterarbeit wird für allgemeine beanspruchte Schalenelemente die Lage der Druckfläche anhand von gegeben Schnittkräfte mithilfe von Gleichgewichtslösungen bestimmt. Der Ansatz wird auf verschiedene Flächentragwerke (Plattenstreifen, zwei- und einseitig gelagerte Rechteckplatte, punktgestützte Rechteckplatte) angewendet. Die Schnittkräfte werden jeweils auf Basis einer nichtlinearen Finite Elemente Berechnung mithilfe des CMM-Usermat bestimmt.

Für die berechnete Druckfläche wird der Gradient bestimmt und mit dem Querkraftfluss verglichen. In Bereichen mit geringen Drillmomenten stimmt der Gradient der Druckfläche mit der Richtung der Hauptquerkraft überein. In Bereichen mit grossen Drillmomenten (z.B. an Plattenrändern) nimmt die Abweichung zwischen dem Gradienten der Druckfläche und der Richtung der Hauptquerkraft stark zu. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass bei der Berechnung der Lage der Druckfläche die Drillmomente zu einem Verlust der Rechengenauigkeit führen (Cancellation errors) und somit eine numerische Instabilität darstellt.

Die Arbeit dient aus Ausgangslage für die Entwicklung eines analytischen Ansatzes, welcher die positiven Einflüsse der Druckmembrankräfte auf das Tragverhalten bei der Bemessung und Überprüfung von Stahlbetonstrukturen berücksichtigt.