Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen - ein Berechnungsmodell für massige Bauteile aus Stahlbeton
Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur Ermittlung der wirksamen Zwangbeanspruchung in langen fugenlosen Kaianlagen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der besonderen Rissbildung in den massigen Stahlbetonüberbauten. Hierfür werden spezielle Rechenmodelle entwickelt, mit denen das nichtlineare Baustoff- und Verbundverhalten wirklichkeitsnah abgebildet wird. Nach einer Einführung in die Entwicklung der Containerschifffahrt werden unterschiedliche Konstruktionsweisen für Kaianlagen mit fugenlosen Überbauten vorgestellt. Als Grundlage für die Entwicklung mechanischer Berechnungsmodelle werden anschließend die baustofflichen Eigenschaften von Beton und Stahl beschrieben sowie deren Zusammenwirken im Verbundbaustoff Stahlbeton erläutert. Es wird weiter auf die maßgebenden Einwirkungen eingegangen, die während der Herstellung und der Nutzung einer fugenlosen Kaianlage aus Stahlbeton zu berücksichtigen sind. Aus dem Zuggurtmodell von Marti et al. (1999), einem anerkannten Modell zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens von schlanken Stahlbetontragwerken, wird eine analytische Tension-Stiffening-Formulierung abgeleitet. Diese kann als Baustoffbeziehung in Finite-Elemente-Modelle mit verschmiertem Rissansatz implementiert werden. Da bei Kaianlagen die Bauteilabmessungen wesentlich größer sind als im üblichen Hochbau, stellt sich hier ein abweichendes Rissverhalten ein. Bei solchen als „massig“ bezeichneten Bauteilen treten neben den Trennrissen auch so genannte Einrisse auf (Sekundärrissbildung), deren Ausbreitung sich auf die bewehrten Randbereiche (wirksame Zugzone) beschränkt, so dass sie den Gesamtquerschnitt nicht durchtrennen. Hierfür wird in dieser Arbeit das auf physikalischen Zusammenhängen basierende Zuggurtmodell für massige Bauteile (ZGMmB) entwickelt, das diese Besonderheiten im Rissverhalten abbilden kann. Aufbauend auf den Erkenntnissen für schlanke Stahlbetonbauteile, wird aus dem ZGMmB eine Tension-Stiffening-Formulierung für massige Bauteile abgeleitet. Diese ermöglicht Finite-Elemente-Berechnungen langer fugenloser Kaianlagen im Gesamtmodell, ohne dabei den Verbund zwischen der Bewehrung und dem Beton explizit erfassen zu müssen. In einer umfangreichen Beispielrechnung werden schließlich die zuvor entwickelten Modelle exemplarisch angewendet und die Zwangbeanspruchung im fugenlosen Kaimauerüberbau unter Berücksichtigung der Interaktion mit der Gründung eingehend untersucht.
Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen - ein Berechnungsmodell für massige Bauteile aus Stahlbeton
Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur Ermittlung der wirksamen Zwangbeanspruchung in langen fugenlosen Kaianlagen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der besonderen Rissbildung in den massigen Stahlbetonüberbauten. Hierfür werden spezielle Rechenmodelle entwickelt, mit denen das nichtlineare Baustoff- und Verbundverhalten wirklichkeitsnah abgebildet wird. Nach einer Einführung in die Entwicklung der Containerschifffahrt werden unterschiedliche Konstruktionsweisen für Kaianlagen mit fugenlosen Überbauten vorgestellt. Als Grundlage für die Entwicklung mechanischer Berechnungsmodelle werden anschließend die baustofflichen Eigenschaften von Beton und Stahl beschrieben sowie deren Zusammenwirken im Verbundbaustoff Stahlbeton erläutert. Es wird weiter auf die maßgebenden Einwirkungen eingegangen, die während der Herstellung und der Nutzung einer fugenlosen Kaianlage aus Stahlbeton zu berücksichtigen sind. Aus dem Zuggurtmodell von Marti et al. (1999), einem anerkannten Modell zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens von schlanken Stahlbetontragwerken, wird eine analytische Tension-Stiffening-Formulierung abgeleitet. Diese kann als Baustoffbeziehung in Finite-Elemente-Modelle mit verschmiertem Rissansatz implementiert werden. Da bei Kaianlagen die Bauteilabmessungen wesentlich größer sind als im üblichen Hochbau, stellt sich hier ein abweichendes Rissverhalten ein. Bei solchen als „massig“ bezeichneten Bauteilen treten neben den Trennrissen auch so genannte Einrisse auf (Sekundärrissbildung), deren Ausbreitung sich auf die bewehrten Randbereiche (wirksame Zugzone) beschränkt, so dass sie den Gesamtquerschnitt nicht durchtrennen. Hierfür wird in dieser Arbeit das auf physikalischen Zusammenhängen basierende Zuggurtmodell für massige Bauteile (ZGMmB) entwickelt, das diese Besonderheiten im Rissverhalten abbilden kann. Aufbauend auf den Erkenntnissen für schlanke Stahlbetonbauteile, wird aus dem ZGMmB eine Tension-Stiffening-Formulierung für massige Bauteile abgeleitet. Diese ermöglicht Finite-Elemente-Berechnungen langer fugenloser Kaianlagen im Gesamtmodell, ohne dabei den Verbund zwischen der Bewehrung und dem Beton explizit erfassen zu müssen. In einer umfangreichen Beispielrechnung werden schließlich die zuvor entwickelten Modelle exemplarisch angewendet und die Zwangbeanspruchung im fugenlosen Kaimauerüberbau unter Berücksichtigung der Interaktion mit der Gründung eingehend untersucht.
Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen - ein Berechnungsmodell für massige Bauteile aus Stahlbeton
Wasner, Jens (Autor:in) / TUHH Universitätsbibliothek (Gastgebende Institution)
2015
Sonstige
Elektronische Ressource
Deutsch
Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen - ein Berechnungsmodell für massige Bauteile aus Stahlbeton
UB Braunschweig | 2015
|Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen - ein Berechnungsmodell für massige Bauteile aus Stahlbeton
TIBKAT | 2015
|Zwangsbeanspruchungen und Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen aus Stahlbeton
BASE | 2010
|