Computational Structural Concrete - Häussler-Combe, Ulrich

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Résumé :
Beton ist aufgrund seiner Vorteile der mit Abstand meistverwendete Baustoff: er ist formbar, preiswert und ?berall verf?gbar. Kombiniert mit Bewehrung bietet dies eine immense Bandbreite an Eigenschaften und kann f?r eine Vielzahl von Zwecken angepasst werden. Damit ist Beton der Baustoff des 20. Jahrhunderts. Um der Baustoff des 21. Jahrhunderts zu sein, muss seine Nachhaltigkeit in den Fokus r?cken. Bewehrte Betonkonstruktionen m?ssen mit geringerem Materialaufwand konstruiert werden, wobei ihr Tragf?higkeitspotential optimal ausgesch?pft werden muss.
Computergest?tzte Methoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) bieten wesentliche Werkzeuge, um das Ziel zu erreichen. In Kombination mit experimenteller Validierung erm?glichen sie ein tieferes Verst?ndnis der Tragmechanismen. Im Vergleich zu herk?mmlichen Ans?tzen kann eine realistischere Absch?tzung der Grenzzust?nde der Tragf?higkeit und der Gebrauchstauglichkeit erreicht werden. Dies erm?glicht eine deutlich verbesserte Ausnutzung der Baustoffe. Damit er?ffnet sich auch ein weiterer Horizont f?r innovative Tragwerksentw?rfe.
Anspruchsvolle numerische Rechenverfahren werden aber in der Regel als Black Boxes bereitgestellt. Daten werden eingegeben, die Ausgaben ungepr?ft ?bernommen, aber das Verst?ndnis f?r die dazwischenliegenden Schritte ist oft rudiment?r. Dies birgt die Gefahr von Fehlinterpretationen, um nicht zu sagen ung?ltigen Ergebnissen im Vergleich zu den getroffenen Problemdefinitionen. Das Risiko ist insbesondere bei nichtlinearen Problemen hoch. Bewehrter Beton weist als Verbundmaterial in seinen Grenzzust?nden ein nichtlineares Verhalten auf, verursacht durch Verbund und nichtlineare Eigenschaften seiner Bestandteile. Seine Rissbildung ist ein regul?res Verhalten. In diesem Buch werden die Mechanismen des bewehrten Betons unter dem Blickwinkel numerischer Methoden aufgezeigt. So sollen auch Black Boxes transparent werden.
Das Buch beschreibt entsprechende Methoden f?r Balken, Scheiben, Platten und Schalen im Rahmen von Quasi-Statik und Dynamik. Betonkriechen, Temperatureinwirkungen, Vorspannung, gro?e Verformungen werden beispielhaft behandelt. Weiterhin werden aktuelle Materialmodelle f?r Beton dargestellt. Dabei werden sowohl die M?glichkeiten als auch die Fallstricke numerischer Methoden aufgezeigt. Die Theorie wird durch eine Vielzahl von Beispielen veranschaulicht. Die meisten von ihnen werden mit dem in Python implementierten und unter Open-Source-Bedingungen verf?gbaren Softwarepaket ConFem durchgef?hrt....

Biographie:
Preface
Notations
List of Examples
1 INTRODUCTION
2 FINITE ELEMENTS OVERVIEW
2.1 Modeling Basics
2.2 Discretization Outline
2.3 Elements
2.4 Material Behavior
2.5 Weak Equilibrium
2.6 Spatial Discretization
2.7 Numerical Integration
2.8 Equation Solution Methods
2.9 Discretization Errors
3 UNIAXIAL STRUCTURAL CONCRETE BEHAVIOR
3.1 Uniaxial Stress-Strain Behavior of Concrete
3.2 Long-Term Behavior -
Creep and Imposed Strains
3.3 Reinforcing Steel Stress-Strain Behavior
3.4 Bond between Concrete and Reinforcement
3.5 The Smeared Crack Model
3.6 The Reinforced Tension Bar
3.7 Tension Stiffening of Reinforced Bar
4 STRUCTURAL BEAMS AND FRAMES
4.1 Cross-Sectional Behavior
4.2 Equilibrium of Beams
4.3 Finite Element Types for Plane Beams
4.4 System Building and Solution
4.5 Creep of Concrete
4.6 Temperature and Shrinkage
4.7 Tension Stiffening
4.8 Prestressing
4.9 Large Displacements -
2nd-Order Analysis
4.10 Dynamics
5 STRUT-AND-TIE MODELS
5.1 Elastic Plate Solutions
5.2 Strut-and-Tie Modeling
5.3 Solution Methods for Trusses
5.4 Rigid-Plastic Truss Models
5.5 Application Aspects
6 MULTIAXIAL CONCRETE MATERIAL BEHAVIOR
6.1 Basics
6.1.1 Continua and Scales
6.1.2 Characteristics of Concrete Behavior
6.2 Continuum Mechanics
6.3 Isotropy, Linearity, and Orthotropy
6.4 Nonlinear Material Behavior
6.5 Elastoplasticity
6.6 Damage
6.7 Damaged Elastoplasticity
6.8 The Microplane Model
6.9 General Requirements for Material Laws
7 CRACK MODELING AND REGULARIZATION
7.1 Basic Concepts of Crack Modeling
7.2 Mesh Dependency
7.3 Regularization
7.4 Multiaxial Smeared Crack Model
7.5 Gradient Methods
7.6 Discrete Crack Modeling Overview
7.7 A Strong Discontinuity Approach
8 PLATES
8.1 Lower Bound Limit Analysis
8.2 Cracked Concrete Modeling
8.3 Reinforcement and Bond
8.4 Integrated Reinforcement
8.5 Embedded Reinforcement with Flexible Bond
9 SLABS
9.1 Classification
9.2 Cross-Sectional Behavior
9.3 Equilibrium of Slabs
9.4 Reinforced Concrete Cross Sections
9.5 Slab Elements
9.6 System Building and Solution Methods
9.7 Lower Bound Limit State Analysis
9.8 Nonlinear Kirchhoff Slabs
9.9 Upper Bound Limit State Analysis
10 SHELLS
10.1 Geometry and Displacements
10.2 Deformations
10.3 Shell Stresses and Material Laws
10.4 System Building
10.5 Slabs and Beams as a Special Case
10.6 Locking
10.7 Reinforced Concrete Shells
11 RANDOMNESS AND RELIABILITY
11.1 Uncertainty and Randomness
11.2 Failure Probability
11.3 Design and Safety Factors
12 CONCLUDING REMARKS
A SOLUTION METHODS
A.1 Nonlinear Algebraic Equations
A.2 Transient Analysis
A.3 Stiffness for Linear Concrete Compression
A.4 The Arc Length Method
B MATERIAL STABILITY
C CRACK WIDTH ESTIMATION
D TRANSFORMATIONS OF COORDINATE SYSTEMS
E REGRESSION ANALYSIS
INDEX
LIST OF EXAMPLES
3.1 Tension bar with localization
3.2 Tension bar with creep and imposed strains
3.3 Simple uniaxial smeared crack model
3.4 Reinforced concrete tension bar
4.1 Moment-curvature relations for given normal forces
4.2 Simple reinforced concrete (RC) beam
4.3 Creep deformations on RC beam
4.4 Effect of temperature actions on a RC beam
4.5 Effect of tension stiffening on a RC beam with external and temperature loading
4.6 Prestressed RC beam
4.7 Stability limit of cantilever column
4....

Sommaire:

1 INTRODUCTION
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