Beitrag zur Berechnung von Stahlverbundträgern im Gebrauchszustand unter Berücksichtigung streuender Eingangsgrößen
Bearbeiter: Holger Flederer
Kurzfassung
Die Arbeit behandelt ein Verfahren zur zuverlässigkeitstheoretisch begründeten Berechnung und Einschätzung des Gebrauchsverhaltens von Verbundträgern, welche aus schlaff bewehrten Stahlbetongurten und vollwandigen Stahlträgern zusammengesetzt sind.
Einführend erfolgt die Charakterisierung des Tragverhaltens der Stahl-Beton-Verbundträger im Gebrauchszustand, wobei die Wechselwirkungen zwischen mehreren, teilweise nichtlinearen Effekten und Einflußgrößen mit stochastischem Charakter herausgestellt werden.
Als mechanische Grundlösung wird ein komplexes deterministisches Berechnungsmodell erarbeitet, welches das Tragverhalten in Form eines Zeitprozesses abbildet sowie u.a. die Rißbildungsvorgänge, die Schwächung des Bewehrungsverbundes im Stahlbetongurt unter Langzeitbeanspruchung und die Auswirkungen der Kriech- und Schwindphänomene von Beton berücksichtigt. Hauptgegenstand der Berechnungen sind die Kraftgrößen an den Teilquerschnitten eindimensionaler Stabelemente; die expliziten Antwortparameter der Tragstruktur im Gebrauchszustand - wie Rißbreiten, Durchbiegungen, Spannungen - werden aus den Kraftgrößen abgeleitet. Für ausgewählte, veröffentlichte Versuchsergebnisse werden Vergleichsrechnungen mit dem vorgeschlagenen deterministischen Modell angestellt.
Auf der Basis des deterministischen Modells erfolgt die probabilistische Lösung durch die Monte-Carlo-Simulation, wobei die Verwendung von Quasi-Zufallszahlen zur Stichprobenreduzierung theoretisch untersucht, an Beispielen getestet und für den erarbeiteten Lösungsalgorithmus mit Ergebnissen der Monte-Carlo-Simulation bei dem Einsatz von Pseudo-Zufallszahlen verglichen wird. Für wichtige stochastische Material-, Modell-, Umgebungs- und Beanspruchungsgrößen werden Parameter zur statistischen Beschreibung bereitgestellt. Anwendungsbeispiele demonstrieren die Berechnungs- und Auswertemöglichkeiten des probabilistischen Lösungsalgorithmus.