A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
Traglastbestimmung druckbeanspruchter Mauerwerkswände am Ersatzstabmodell unter wirklichkeitsnaher Berücksichtigung des Materialverhaltens
In Hochbauten sind tragende Mauerwerkswände oftmals da vorzufinden, wo sie vornehmlich durch vertikale Druckkräfte beansprucht werden. Durch die geringen Zugfestigkeiten des Baustoffes treten bei sehr kleinen Zugspannungen im Mauerwerksquerschnitt Risse auf. Eine quasi rissfreie Konstruktion aus Mauerwerk kann daher nur mit dem Vorhandensein einer ausreichend großen Druckbeanspruchung erzielt werden. Die Bestimmung der maximal aufnehmbaren vertikalen Drucknormalkraft (Traglasten) ist das Thema der vorliegenden Arbeit. Für eine wirklichkeitsnahe Traglastbestimmung vertikal beanspruchter Wände und Pfeiler aus Mauerwerk sind neben dem tatsächlichen Materialverhalten ebenfalls die Verformungseinflüsse nach Theorie II. Ordnung zu berücksichtigen. Nach einer Vorstellung bekannter Verfahren zur Traglastbestimmung im Mauerwerksbau wird die Lösung der Differentialgleichung unter Berücksichtigung struktureller Inhomogenitäten und physikalischer Nichtlinearitäten entwickelt. Ausgangspunkt ist dabei ein auf den Ersatzstab zurückgeführtes eindimensionales Stabmodell. Die theoretischen Untersuchungen liefern als Ergebnis ein konsistentes und wirklichkeitsgetreues Berechnungsmodell zur Traglastermittlung überwiegend druckbeanspruchter Wände und Pfeiler aus Mauerwerk. Die Versuche an stark exzentrisch belasteten Kleinprüfkörpern geben Aufschluss über die tatsächliche Größe der Querschnittstragfähigkeit. Mit deren Kenntnis konnte eine erste Verifizierung des theoretischen Modells durchgeführt werden. Eine weitere Verifizierung des theoretischen Lösungsverfahrens zur wirklichkeitsnahen Traglastbestimmung gelingt mit Hilfe numerischer Simulationen. Der Ansatz eines auf Federn mit nichtlinearer Federsteifigkeit gelagerten Balkenmodells dient der numerischen Bestimmung von Querschnittstragfähigkeiten ohne Schlankheitseinfluss. Die Anwendung der Finiten Elemente Methode ermöglicht eine realitätsnahe Berechnung der Last- und Verformungszustände, wobei ein Mikromodell getrennt nach Mauerstein und Mauerfuge entwickelt wurde. Die numerischen Analysen bestätigen das theoretische Lösungsverfahren zur wirklichkeitsnahen Traglastbestimmung.
Traglastbestimmung druckbeanspruchter Mauerwerkswände am Ersatzstabmodell unter wirklichkeitsnaher Berücksichtigung des Materialverhaltens
In Hochbauten sind tragende Mauerwerkswände oftmals da vorzufinden, wo sie vornehmlich durch vertikale Druckkräfte beansprucht werden. Durch die geringen Zugfestigkeiten des Baustoffes treten bei sehr kleinen Zugspannungen im Mauerwerksquerschnitt Risse auf. Eine quasi rissfreie Konstruktion aus Mauerwerk kann daher nur mit dem Vorhandensein einer ausreichend großen Druckbeanspruchung erzielt werden. Die Bestimmung der maximal aufnehmbaren vertikalen Drucknormalkraft (Traglasten) ist das Thema der vorliegenden Arbeit. Für eine wirklichkeitsnahe Traglastbestimmung vertikal beanspruchter Wände und Pfeiler aus Mauerwerk sind neben dem tatsächlichen Materialverhalten ebenfalls die Verformungseinflüsse nach Theorie II. Ordnung zu berücksichtigen. Nach einer Vorstellung bekannter Verfahren zur Traglastbestimmung im Mauerwerksbau wird die Lösung der Differentialgleichung unter Berücksichtigung struktureller Inhomogenitäten und physikalischer Nichtlinearitäten entwickelt. Ausgangspunkt ist dabei ein auf den Ersatzstab zurückgeführtes eindimensionales Stabmodell. Die theoretischen Untersuchungen liefern als Ergebnis ein konsistentes und wirklichkeitsgetreues Berechnungsmodell zur Traglastermittlung überwiegend druckbeanspruchter Wände und Pfeiler aus Mauerwerk. Die Versuche an stark exzentrisch belasteten Kleinprüfkörpern geben Aufschluss über die tatsächliche Größe der Querschnittstragfähigkeit. Mit deren Kenntnis konnte eine erste Verifizierung des theoretischen Modells durchgeführt werden. Eine weitere Verifizierung des theoretischen Lösungsverfahrens zur wirklichkeitsnahen Traglastbestimmung gelingt mit Hilfe numerischer Simulationen. Der Ansatz eines auf Federn mit nichtlinearer Federsteifigkeit gelagerten Balkenmodells dient der numerischen Bestimmung von Querschnittstragfähigkeiten ohne Schlankheitseinfluss. Die Anwendung der Finiten Elemente Methode ermöglicht eine realitätsnahe Berechnung der Last- und Verformungszustände, wobei ein Mikromodell getrennt nach Mauerstein und Mauerfuge entwickelt wurde. Die numerischen Analysen bestätigen das theoretische Lösungsverfahren zur wirklichkeitsnahen Traglastbestimmung.
Traglastbestimmung druckbeanspruchter Mauerwerkswände am Ersatzstabmodell unter wirklichkeitsnaher Berücksichtigung des Materialverhaltens
Pflücke, Torsten (author)
Bauforschung und Baupraxis ; 5 ; 1-212
2005
212 Seiten, 168 Bilder, 31 Tabellen
Theses
German