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Instationäres 3D thermo-mechanisches Modell für Beton

Im vorliegenden Bericht wird das instationäre, thermische, drei-dimensionale Modell für Beton dargestellt. Um die Temperaturverteilung zu bestimmen, wird zunächst eine drei-dimensionale, instationäre, thermische Finite Elemente Analyse (FE) durchgeführt. In dieser Berechnung wird angenommen, dass die thermischen Eigenschaften des Betons unabhängig von der Verteilung der Spannungen und Dehnungen sind. Im thermo-mechanischen Modell für Beton wird der gesamte Dehnungstensor in die rein mechanische Dehnung, die freie thermische Dehnung und die lastinduzierte thermische Dehnung zerlegt. Die mechanische Dehnung wird unter Verwendung des "Microplane" Modells für Beton berechnet [1]. Das Modell wurde in ein drei-dimensionales FE Programm implementiert. Zur Überprüfung des Modells sowie der Implementierung wurden aus der Literatur bekante experimentelle Untersuchungen [2], [3] nachgerechnet. Weiterhin wurde das Verhalten von Kopfbolzen unter Brandbeanspruchung für drei verschiedene Verankerungstiefen und vier thermische Lastgeschichten untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Tragfähigkeit der Kopfbolzen unter Brandbeanspruchung deutlich abnehmen kann. Die größte Abminderung der Tragfähigkeit wurde bei relativ kleinen Verankerungstiefen beobachtet, besonders wenn der Betonkörper zuerst erhitzt und danach abgekühlt wurde. Die numerischen Ergebnisse stimmen mit den gemessenen Werten gut überein.

Beton; Temperaturbelastung; 3D FE Analyse; "Microplene" Modell; Kopfbolzen

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