Modellbildung und numerische Analyse nichtlinearer Kriechprozesse in Stahlbetonkonstruktionen unter Schädigungsaspekten: Fid-Bau Portal

Modellbildung und numerische Analyse nichtlinearer Kriechprozesse in Stahlbetonkonstruktionen unter Schädigungsaspekten

Bockhold, Jörg

In der Arbeit wird der Einfluss nichtlinearer Kriechphänomene auf das Langzeittragverhalten und die Resttragfähigkeit von Stahlbetonstrukturen mittels moderner Verfahren der computerorientierten Strukturmechanik analysiert. Dazu wird ein nichtlineares Kriechmodell für Beton unter hohen Dauerlasten entwickelt und in ein bestehendes zeitinvariantes Materialgesetz, welches auf Basis der elasto-plastischen Kontinuumsschädigungstheorie formuliert ist, eingebettet. Mittels des auf Grundlage phänomenologischer Beobachtungen entwickelten Kriechgesetz ist es möglich, die aus experimentellen Ergebnisse bekannten nichtlinearen Zusammenhänge zwischen den Spannungen und den Kriechverzerrungen als auch zwischen den Spannungen und den Kriechraten explizit einzubinden. Das dreidimensionale Kriechmodell ist in der Lage, das gesamte Spektrum lastinduzierter Grundkriechprozesse bis zum Werkstoffversagen zuverlässig abzubilden. Ferner berücksichtigt es die Hydratation und die damit einhergehende Steifigkeits- und Festigkeitszunahme des Betons in Form zeitabhängiger Materialparameter. Die Implementierung des Materialmodells unter zeitvarianter und langzeitiger Belastung in ein kontinuumsbasiertes Schalenmodell erlaubt die Tragfähigkeits- und Lebensdaueranalyse von kriechgefährdeten Schalentragwerken aus Stahlbeton. In Beispielrechnungen wird gezeigt, wie die Kriechverformungen die Lebensdauer und Resttragfähigkeit von Bauwerken aus Stahlbeton beeinflussen können.