Konstantin Meskouris

Numerical simulation of serviceability, damage evolution and failure of reinforced concrete shells

Abstract The present paper deals with FE-simulations of damage and failure processes in reinforced concrete structures, with emphasis on the description of suitable material models. For concrete, the generally accepted equivalent strain concept (pseudo-1D) is applied, which allows consideration of arbitrary concrete qualities. In the case of cyclic processes, elastic, plastic as well as micro-damage material phases are considered in an empirical manner, as initially proposed by Bazant and Cedolin [ASCE J. Eng. Mech. 106 (1980) 1287]. Two-dimensionality has been considered by the application of a 2D failure model. Macro-cracking and debonding is treated on the meso-level through special crack elements as computational units of the length of the crack distance. This concept yields crack widths and crack distances with sufficient accuracy and it is also impervious to possible size effects due to the strain localization. The second main issue concentrates on simulation concepts for large structures, elucidating the applied shell elements and the required multi-level-simulation techniques. Finally, exemplary results are presented, demonstrating crack-damage induced response phenomena of a large cooling tower shell up to structural failure.

Erdbebenbemessung von Bauwerken nach DIN 4149 und DIN EN 1998-1

In diesem Kapitel wird zunachst ein Uberblick uber die Inhalte der DIN 4149 (2005) gegeben, der darauf abzielt, dem Ingenieur in der Praxis einen einfachen Einstieg in die Berechnungsund Bemessungsverfahren der Erdbebennorm zu ermoglichen. Konkret werden die Aspekte des erdbebengerechten Tragwerksentwurfs, die Definition der Bemessungsspektren unter Berucksichtigung von Verhaltens- und Bedeutungsbeiwerten, die anwendbaren Rechenverfahren und die Nachweise der Standsicherheit vorgestellt. Im Anschluss daran werden die wesentlichen Anderungen der zukunftigen Erdbebennorm DIN EN 1998-1 (2010) gegenuber der DIN 4149 (2005) zusammengefasst. Abgeschlossen wird das Kapitel mit der Anwendung der Normen auf einfache und ubersichtliche Bauwerke verschiedener Baumaterialien.

Seismische Beanspruchung von Konstruktionen

In den beiden ersten Kapiteln wurden die wichtigsten Zusammenhange aus der Baudynamik und der Ingenieurseismologie erlautert und Werkzeuge zusammengestellt, die in diesem Kapitel auf konkrete Falle zur rechnerischen Erfassung der seismisch induzierten Beanspruchung von Tragwerken angewendet werden. Wegen ihrer besonderen Bedeutung fur die Praxis beziehen sich die Herleitungen und Beispiele dieses Kapitels vor allem auf mehrstockige Gebaude, deren Aussteifung fur Horizontallasten durch senkrecht stehende ebene Scheiben erfolgt, wie z.B. biegesteife Rahmen, Stahlbetonwande oder Fachwerkscheiben. Auch hier wird eine Reihe von Rechenprogrammen vorgestellt und ihr Gebrauch anhand von Zahlenbeispielen erlautert. Im Mittelpunkt dieses Abschnitts stehen allgemein anwendbare Verfahren und Algorithmen, wahrend normenrelevante Annahmen, Formeln und Zahlenwerte im Zusammenhang mit den im Kapitel 4 erlauterten normengestutzten Entwurfs- und Nachweisverfahren gebracht werden.

Seismische Vulnerabilität bestehender Bauwerke

Der Begriff „Vulnerabilitat” („Verletzlichkeit“) wird verstanden als die mogliche Schadigung, die ein Bauwerk infolge eines Erdbebens, erleiden bzw. aushalten kann. Im Folgenden wird ein mehrstufiges Konzept zur Bestimmung der seismischen Vulnerabilitat von bestehenden Bauwerken vorgestellt. Der Analyseaufwand wird hierbei durch die Bedeutung des Bauwerks, die seismische Standortgefahrdung sowie durch die Ergebnisse in den aufeinander aufbauenden Untersuchungsstufen festgelegt. Das Konzept stellt fur den Ingenieur in der Praxis ein Werkzeug dar, mit dem er die Vulnerabilitat von Bauwerken problemorientiert und effizient bestimmen kann.