02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Simulation of cracking and failure of concrete structures(1990) Cervenka, Vladimir; Eligehausen, RolfThe computer simulation of the cracking process in concrete structures is performed by means of the program system SBETA. The program is based on nonlinear hypo-elastic constitutive model, which covers all important, experimentally derived material properties, namely, cracking, nonlinear stress-strain law in compression, softenning in compression and tension, biaxial failure function, etc. The nonlinear fracture mechanics is included by means of the fictitious crack model and smeared crack approach. Two examples of computer simulation of concrete fracture are shown. In the first example, the failure mode of a pull-out test is presented. In the second example, the process of the crack development and shear failure of a reinforced concrete beam is simulated.Item Open Access Befestigungen mit Verbundankern. [Teil 1](1984) Eligehausen, Rolf; Mallée, Rainer; Rehm, GallusSeit 1975 wurden Verbundankersysteme verschiedener Firmen bauaufsichtlich zugelassen, wobei die Systeme hinsichtlich der Zusammensetzung des Mörtels praktisch identisch sind. Diese Zulassungsbescheide regelten die Verwendung von Einzelankern sowie Ankerpaaren mit Ankern in der aus Lastspannungen erzeugten Druckzone von Beton- und Stahlbetonbauteilen. Die Anwendungsbedingungen wurden u. a. aus den beschriebenen Versuchen abgeleitet und sind ausführlich erläutert. Weitere wichtige Informationen über das Tragverhalten von Verbundankern mit großen Rand- und Achsabständen unter Kurzzeit-, Dauer- und Ermüdungsbelastung sowie bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen (Trocken- oder Naßlagerung) und bei erhöhten Temperaturen sind zu entnehmen. Zwischenzeitlich wurden wesentliche neue Erkenntnisse über das Tragverhalten von Verbundankern bei engen Rand- und Achsabständen sowie von Verankerungen in Rissen gewonnen, die bei der Neufassung der Zulassung berücksichtigt wurden. Diese Neufassung enthält auch wesentliche Vereinfachungen für die Bemessung von Befestigungen mit Verbundankern. In diesem Beitrag wird das Tragverhalten von Verbundankern unter Kurzzeitbelastung beschrieben und es wird auf Langzeiteinflüsse eingegangen. Weiterhin werden die in den Neuzulassungen festgelegten Anwendungsbedingungen erläutert.Item Open Access Numerical and experimental study of concrete structures exposed to impact and fire(2018) Ruta, Daniela; Ožbolt, Joško (Prof. Dr.-Ing. habil.)During their service life concrete and reinforced concrete structures may be exposed to extreme loading conditions such as fire, explosions, impact, earthquakes and terroristic attacks. In particular situations, as in case of chemical industries where the probabilities of explosions are relatively high, combination of extreme loadings represents a major risk. To assure safety conditions in terms of cost and lives losses for the involved structure as well as for the surrounding buildings, it is important to take into account the effect of multi-hazard phenomena. The aim of this work is to study the dynamic concrete behaviour after thermal exposure analyzing the change of the material state and structural response, by means of experimental tests and numerical analysis. In the literature, few studies can be found on the behaviour of concrete and RC structures subjected to coupled thermal and dynamic loads. The results of the study are also useful to extend the experimental and numerical database available in the literature. Experimental and numerical investigations on fire exposed plain concrete (compact tension specimen) and full scale reinforced concrete structures (slabs and frames) under high loading rates are presented and discussed.Item Open Access Computer simulation of anchoring technique in reinforced concrete beams(1990) Cervenka, Vladimir; Pukl, Radomir; Eligehausen, RolfThe load transfer in reinforced concrete structures by means of anchoring elements is very common in modern concrete technology. Anchoring elements are often inserted in the bottom surface of a structure and the load is transfered by tensile action of the concrete. In case of shear failure, the anchores are located in the most exposed tensile zone of beams. The shear failure can be thus influenced by anchoring elements. This effect was analysed by means of the finite element program SBETA, which is based on the nonlinear-elastic constitutive model. The comparison with experiments for several loading configurations was made. In the second part a computer simulation of similar experiments was conducted.Item Open Access Computer simulation: splitting tests of concrete thick-walled rings(1992) Pukl, Radomir; Schlottke, Bernd; Ozbolt, Josko; Eligehausen, RolfTwo non-linear program systems are used for a computer simulation of splitting failure of thick-walled concrete rings under internal radial pressure. Results of the numerical analyses for plane stress models, axisymmetrical model and 3D model are compared with available experimental data and empirical formulas. It is shown, that the behavior observed in experiments can be simulated, using advanced material models, namely the non local microplane model and SBETA material model based on the crack hand theory. With increasing outer radius of the ring, a size effect can be observed.Item Open Access Last-Verformungsverhalten von Mauerwerk im ebenen Spannungszustand(2019) Weber, Marius; Hofmann, Jan (Prof. Dr.)Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, ein Materialmodell für quasi-statisch monoton beanspruchte Mauerwerksscheiben im ebenen Spannungszustand zu entwickeln und in die nichtlineare Finite-Elemente- (NLFE-) Methode zu implementieren. Der erste Teil der Arbeit umfasst eine Darstellung des Kenntnisstands von eben beanspruchten Mauerwerksscheiben. Es wird das grundlegende Tragverhalten dargestellt, die experimentellen Untersuchungsmethoden aufgezeigt und die numerische Modellbildung erörtert. Bestehende NLFE-Modelle aus der Literatur werden vorgestellt und kritisch hinterfragt. Es wird die in dieser Arbeit verwendete numerische Simulationsstrategie beschrieben und auf die zentralen Aspekte der mechanischen Formulierung von allgemein beanspruchten Flächenelementen eingegangen. Im Hauptteil der Arbeit wird das entwickelte Materialmodell für Mauerwerksscheiben vorgestellt und dessen numerische Umsetzung im Rahmen der NLFE-Methode erläutert. Die Verifikation des NLFE-Modells erfolgt anhand der Nachrechnung von publizierten Bauteilversuchen. Zudem wird das entwickelte Materialmodell für Mauerwerksscheiben mit einem bestehenden Materialmodell für Stahlbetonbauteile verknüpft und in die NLFE-Methode implementiert. Das Materialmodell für die Stahlbetonbauteile wird erörtert sowie Versuche an Mischtragwerken aus Stahlbetonbauteilen und Mauerwerksscheiben nachgerechnet. Die Zusammenfassung, die Schlussfolgerungen und der Ausblick runden die Arbeit ab.Item Open Access Design recommendations for concrete pryout capacity of headed steel studs and post-installed anchors(2023) Jebara, Khalil; Sharma, Akanshu; Ožbolt, JoškoCurrent formulas to assess the shear capacity of headed steel stud anchors and post-installed (PI) anchors in case of pryout failure (sometimes known as pull-rear failure) have been derived either based on the indirect-tension resistance model or are fully empirical based on push-out test results. In both cases, the predicted pryout capacity is clearly conservative and underestimates the true pryout capacity of anchorages, especially for stiff anchors with low embedment-to-diameter ratios (hef/d < 4.5). This paper proposes an empirical and a semi-empirical formula to predict the concrete pryout capacity of headed steel studs and PI anchors. They were derived based on an improved indirect-tension model which accounts for the stud diameter and the stud spacing in a group of anchors. Furthermore, a database of 214 monotonic shear tests from the literature, including own tests (push-off and horizontally shear tests), is reevaluated and compared to the provisions of EN1992-4. The scope of this assessment proposal includes single and group of headed steel studs and PI anchors attached to a stiff steel plate as well as shear connectors in composite structures without metal deck embedded in normal-weight concrete.Item Open Access Tragverhalten und Bemessung von verstärkten Ankerschienen unter Querbelastung am Bauteilrand(2024) Petrasch, Michael Christoph; Hofmann, Jan (Prof. Dr-Ing.)Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, ein Verstärkungsmodul und ein dazugehöriges Bemessungsmodell zu entwickeln. Dafür wurden unterschiedliche Verstärkungsmöglichkeiten sowohl numerisch als auch experimentell untersucht. Auf Basis dieser Untersuchungen wurde ein Konzept für die Verstärkung entwickelt und bemessen. Das Konzept sieht einen Eingriff in die Ankerschiene vor, welcher von der Betonoberkante ausgeht. Hierdurch kann das Modul einfach als nachträgliche Installation eingesetzt werden. Alternativ kann die Verstärkung auch als geplante Zulage vor der Betonage durchgeführt werden. Bei der Bemessung wurden die Versagensbelastungen in die folgenden Komponenten aufgeteilt: • Grundtragfähigkeit der Ankerschiene im unbewehrten bzw. bewehrten Beton • Tragfähigkeit nach einer Verstärkung mittels Verstärkungsmodul Die Gesamttragfähigkeit ergibt sich aus der Summe dieser Einzeltragfähigkeiten bestimmt. Der Ansatz des Bemessungsmodells der Verstärkungselemente beruht auf der Annahme eines rein mechanischen Modells eines Balkens auf zwei Stützen, der auf seine Länge hin, eingefasst von den Anbindungspunkten des Verstärkungsmoduls, gebogen wird.Item Open Access Concrete failure of headed stud fasteners exposed to fire and loaded in shear : experimental and numerical study(2019) Tian, Kaipei; Ožbolt, Joško (Prof. Dr.-Ing. habil.)Item Open Access Behavior, design and testing of anchors in cracked concrete(1991) Eligehausen, RolfReinforced concrete structures will generally be cracked under service load due to tensile stresses caused by loads or by the restraint of imposed deformations. Therefore, in general, the design of anchors should be based on the assumption that the concrete is cracked.