Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
Instationäres 3D Thermo-mechanisches Modell für Beton
Im vorliegenden Bericht wird das instationäre, thermische, dreidimensionale Modell für Beton dargestellt. Um die Temperaturverteilung zu bestimmen, wird zunächst eine dreidimensionale, instationäre, thermische Finite-Elemente-Analyse (FE) 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 bekannte 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.
In the present paper a transient three-dimensional thermo-mechanical model for concrete is presented. For a given boundary conditions, temperature distribution is calculated by employing a three-dimensional transient thermal finite element analysis. The thermal properties of concrete are assumed to be constant and independent of the stress-strain distribution. In the thermo-mechanical model for concrete the total strain tensor is decomposed into pure mechanical strain, free thermal strain and load induced thermal strain. The mechanical strain is calculated by using temperature dependent microplane model for concrete. The model is implemented into a three-dimensional FE code. The performance of headed stud anchors exposed to fire was studied. For a given geometry of a concrete member and for a constant concrete properties a three-dimensional transient thermal FE analysis was carried out for three embedment depths and for four thermal load histories. The analysis shows that the resistance of anchors can be significantly reduced if they are exposed to fire. The largest reduction of the load capacity was obtained for anchors with relatively small embedment depth. The numerical results agree well with the available experiments.
Instationäres 3D Thermo-mechanisches Modell für Beton
Im vorliegenden Bericht wird das instationäre, thermische, dreidimensionale Modell für Beton dargestellt. Um die Temperaturverteilung zu bestimmen, wird zunächst eine dreidimensionale, instationäre, thermische Finite-Elemente-Analyse (FE) 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 bekannte 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.
In the present paper a transient three-dimensional thermo-mechanical model for concrete is presented. For a given boundary conditions, temperature distribution is calculated by employing a three-dimensional transient thermal finite element analysis. The thermal properties of concrete are assumed to be constant and independent of the stress-strain distribution. In the thermo-mechanical model for concrete the total strain tensor is decomposed into pure mechanical strain, free thermal strain and load induced thermal strain. The mechanical strain is calculated by using temperature dependent microplane model for concrete. The model is implemented into a three-dimensional FE code. The performance of headed stud anchors exposed to fire was studied. For a given geometry of a concrete member and for a constant concrete properties a three-dimensional transient thermal FE analysis was carried out for three embedment depths and for four thermal load histories. The analysis shows that the resistance of anchors can be significantly reduced if they are exposed to fire. The largest reduction of the load capacity was obtained for anchors with relatively small embedment depth. The numerical results agree well with the available experiments.
Instationäres 3D Thermo-mechanisches Modell für Beton
Transient 3D thermo-mechanical model for concrete
Ozbolt, Josko (Autor:in) / Kozar, Ivica (Autor:in) / Eligehausen, Rolf (Autor:in) / Periskic, Goran (Autor:in)
Beton- und Stahlbetonbau ; 100 ; 39-51
2005
13 Seiten, 14 Bilder, 1 Tabelle, 31 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Instationäres 3D Thermo-mechanisches Modell für Beton
| Online Contents | 2005
Instationäres 3D Thermo‐mechanisches Modell für Beton
| Wiley | 2005
Ein mechanisches Modell zur Beschreibung des Verbundes zwischen Stahl und Beton
| UB Braunschweig | 1997