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Zur Berechnung von Holz-Beton-Verbundtraegern mit Methoden der mathematischen Optimierung / Calculation of timber-concrete composite structures using mathematical optimization methods

Der Beitrag stellt ein Verfahren zur Berechnung von Holz-Beton-Verbundtraegern mit nachgiebigem Verbund vor. Bewirkt wird der Verbund durch eine weiterentwickelte Duebelleiste. Dieses Verbundelement besteht aus einer im Holz eingelassenen Stahlkonstruktion mit betonseitig aufgeschweissten Kopfbolzenduebeln. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der Bauhaus-Universitaet Weimar wurden mit dem Verbundsystem umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen durchgefuehrt, die auch die Analyse des Langzeitverhaltens und des Verhaltens unter dynamischer Beanspruchung beinhalteten. Zur Berechnung des Holz-Beton-Verbundtraegers diente ein Verfahren, das zur Untersuchung von Hybridtraegern im Beton- und Stahlverbundbau entwickelt wurde und bei dem Energiemethoden sowie eine mathematische Optimierung angewendet werden. Die experimentellen Untersuchungen umfassten 28 Scherversuche als "Push-Out-Tests" mit zwei unterschiedlichen Ausfuehrungen der Verbundleiste und zehn Biegeversuche an grossformatigen Plattenbalkenelementen. Bei den Scherversuchen wurden die Parameter Vorholzlaengen, Einfraesungstiefen, Materialqualitaeten von Holz und Beton sowie Anzahl und Durchmesser der Kopfbolzenduebel variiert. Die Hybridtraeger zeigten in den Biegeversuchen ein linear-elastisches Verformungsverhalten bis zu etwa 75 Prozent der Bruchlast und keine signifikanten plastischen Verformungen im vorkritischen Bereich. Der Bruch trat infolge Biegezugbruchs des Holzes in Kombination mit teilweisem Vorholzabscheren ein. Die nichtlineare rechnerische Analyse des Verbundtraegers erfolgte mit der "Energiemethode mit integraler Beschreibung des Materialverhaltens (EIM)". Diese Art der Berechnung basiert auf der Minimierung des Gesamtpotenzials und dem Loesen einer nichtlinearen Optimierungsaufgabe. Die EIM stellt eine kinematische Formulierung des mechanischen Problems dar. Die Vorgehensweise bei der Berechnung wird - unterlegt mit den erforderlichen Gleichungen - ausfuehrlich dargestellt. Ebenso wird auf die Beruecksichtigung des nachgiebigen Verbunds anhand der zugehoerigen Berechnungsgleichungen eingegangen. Das vorgestellte Berechnungsverfahren wurde durch Nachrechnung eines Versuchstraegers verifiziert. Es zeigte sich, dass das Trag- und Verformungsverhalten des Holz-Beton-Verbundtraegers mit dem Berechnungsmodell gut abgebildet werden kann. ABSTRACT IN ENGLISH: Timber-concrete composite structures have many advantages compared to conventional timber and reinforced concrete structures. The efficiency of such hybrid structures significantly depends on the properties of the composite joint. This article presents a novel structural element for the joint of timber-concrete composite bridges, which was developed as part of a research project at the Bauhaus-Universitaet Weimar. In contrast to standard calculation methods, an energy method and the mathematical optimization is applied for the numerical analysis of the hybrid structure. (A)

  • Authors:
    • SCHROETER, H
    • SIMON, A
    • TIMMLER, H -
    • RAUTENSTRAUCH, K
    • RAUER, E
  • Publication Date: 2010

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 474-81
  • Serial:
    • Bautechnik
    • Volume: 87
    • Issue Number: 8
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01321468
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Nov 29 2010 11:36AM