TY  - THES
A1  - Göbel, Luise
T1  - Experimental and semi-analytical multiscale approaches for the characterization of the elastic and viscoelastic behavior of polymer-modified cement-based materials
T1  - Experimentelle und semi-analytische Multiskalenmethoden für die Charakterisierung des elastischen und viskoelastischen Verhaltens polymermodifizierter zementgebundener Materialien
N2  - Polymer-modified cement concrete (PCC) is a heterogeneous building material with a hierarchically organized microstructure. Therefore, continuum micromechanics-based multiscale models represent a promising method to estimate the mechanical properties. By means of a bottom-up approach, homogenized properties at the macroscopic scale are derived considering microstructural characteristics. The extension of existing multiscale models for the application to PCC is the main objective of this work. For that, cross-scale experimental studies are required. Both macroscopic and microscopic mechanical tests are performed to characterize the elastic and viscoelastic properties of different PCC. The comparison between experiment and model prediction illustrates the success of the modeling approach.
N2  - Polymermodifizierter Beton (PCC) ist ein heterogener Baustoff mit einer hierarchisch organisierten Mikrostruktur. Deshalb sind Multiskalenmodelle, die auf Prinzipien der Kontinuumsmikromechanik beruhen, sehr gut für die Abschätzung mechanischer Eigenschaften geeignet. Mit Hilfe eines Bottom-Up-Ansatzes werden unter Berücksichtigung mikrostruktureller Charakteristika homogenisierte Eigenschaften auf der makroskopischen Materialebene erhalten. Die Erweiterung bestehender Multiskalenmodelle für die Anwendung auf PCC ist das Hauptziel dieser Arbeit. Dafür werden skalenübergreifende Experimente herangezogen. Sowohl makroskopische als auch mikroskopische mechanische Tests werden durchgeführt, um das elastische und viskoelastische Verhalten verschiedener PCC zu charakterisieren. Ein Vergleich zwischen experimentellen Ergebnissen und der entsprechenden Modellvorhersage verdeutlicht den Erfolg des Modellierungsansatzes.
T3  - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten <Weimar> - 19 
KW  - Elastizitätsmodul
KW  - Zementstein
KW  - Kunststoffadditiv
KW  - Modellierung
KW  - Mehrphasensystem
KW  - Multiskalenmodellierung
KW  - Multiscale modeling
KW  - Mikrostruktur
KW  - Polymermodifizierung
KW  - Kriechen
KW  - Elastizitätsmodul
KW  - Microstructure
KW  - Polymer modification
KW  - Creep
KW  - Young's modulus
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20181211-38279
SN  - 978-3-95773-269-9
PB  - Bauhaus-Universitätsverlag
CY  - Weimar
ER  - 
TY  - THES
A1  - Keitel, Holger
T1  - Bewertungsmethoden für die Prognosequalität von Kriechmodellen des Betons
T1  - Evaluation Methods for Prediction Quality of Concrete Creep Models
N2  - Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Methoden, mit denen die Prognosequalität von Kriechmodellen des Betons bestimmt werden kann. Die Methoden werden in zwei Ausgangsszenarien unterschieden: die Bewertung ohne und die Bewertung mit Verwendung von spezifischen Versuchsdaten zum Kriechverhalten des Betons. Die Modellqualität wird anhand der Gesamtunsicherheit der prognostizierten Kriechnachgiebigkeit quantifiziert. Die Unsicherheit wird für die Kriechprognose ohne Versuchsdaten über eine Unsicherheitsanalyse unter Berücksichtigung korrelierter Eingangsparameter ermittelt. Bei der Verwendung experimenteller Daten werden die stochastischen Eigenschaften der Modellparameter mittels Bayesian Updating bestimmt. Die Bewertung erfolgt erneut basierend auf einer Unsicherheitsanalyse sowie alternativ mittels Modellselektion nach Bayes.
Weiterhin wird eine auf Graphentheorie und Sensitivitätsanalysen basierende Methode zur Bewertung von gekoppelten Partialmodellen entwickelt. Damit wird der Einfluss eines Partialmodells auf das Verhalten einer globalen Tragstruktur quantifiziert, Interaktionen von Partialmodellen festgestellt und ein Maß für die Qualität eines Gesamtmodells ermittelt.
N2  - The goal of this doctoral thesis is the development of methods for the evaluation of the prediction quality of concrete creep models. The methods are distinguished into two scenarios: the evaluation with and without experimental data about the creep behavior of concrete. The model quality is quantified by the total uncertainty of the predicted creep compliance. The uncertainty of the creep prognosis without using measurement data is quantified by an uncertainty analysis taking into account the parameter correlation. When experimental data is considered the stochastic properties of the creep model parameters are found by means of Bayesian Updating. The evaluation is once more based on an uncertainty analysis or, alternatively, applying Bayesian model selection. 
Further, an assessment method of coupled partial models based on graph theory and sensitivity analysis is developed. Therewith, the influence of classes of partial models on the global model response is quantified, interactions of partial models are detected, and a measure for the quality of the global model is derived.
T3  - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten <Weimar> - 2 
KW  - Kriechen
KW  - Bewertung
KW  - Prognosequalität
KW  - Bayes-Inferenz
KW  - Unsicherheitsanalyse
KW  - Gekoppelte Modelle
KW  - Coupled models
KW  - Bewertungsmethode
KW  - Evaluation methods
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120207-15569
SN  - 978-3-86068-466-5
PB  - Verlag der Bauhaus-Universität Weimar
CY  - Weimar
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TY  - THES
A1  - Heidolf, Thorsten
T1  - Zeit- und beanspruchungsabhängiges Tragverhalten von polymermodifiziertem Beton unter mehrfach wiederholter Beanspruchung
T1  - Time- and Strain-Dependent Behaviour of Polymer-Modified Concrete with Multifariously Repeated Load
N2  - In der vorliegenden Arbeit werden die experimentellen Ergebnisse eigener Untersuchungen an unbewehrtem und bewehrtem polymermodifiziertem Beton unter mehrfach wiederholter Druck- und Zugbeanspruchung vorgestellt und mit den Ergebnissen ähnlicher Versuche an Normalbeton und hochfestem Beton verglichen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Formänderungsverhalten, der Steifigkeitsdegradation und der Energiedissipation sowie dem Kriechverhalten und der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen gewidmet. Die beobachtete signifikante Steifigkeitsdegradation sowie der ausgeprägt nichtlineare Zusammenhang zwischen der viskosen Verformung und der elastischen Stauchung zeigen, dass bei der Analyse der Kriech¬aus¬wirkungen des polymermodifizierten Betons auf das Tragverhalten entsprechender Kon¬struktionen neben den Gebrauchslasten auch die während der Lastgeschichte aufgetretenen maximalen Beanspruchungssituationen sowie die damit verbundenen Strukturveränderungen zu berücksichtigen sind. Auf der Basis der Versuchsergebnisse und der visko-elastisch-plastischen Kontinuumsschädigungstheorie werden rheologische Modelle zur Beschreibung des zeit- und beanspruchungsabhängigen Tragverhaltens von Betonbauteile vorgeschlagen. Die numerische Umsetzung der vorgeschlagenen Modelle erfolgt unter Berücksichtigung des zeitabhängigen Materialverhaltens des Betons auf der Basis des HAMILTON-Prinzips unter Vernachlässigung der Trägheitskräfte. Durch eine zeitliche Diskretisierung kann die Problembeschreibung auf das Prinzip von LAGRANGE vom Minimum des Gesamtpotentials zurückgeführt und als nichtlineare Optimierungsaufgabe formuliert werden. Die Simulation des beanspruchungsabhängigen Tragverhaltens von Stahlbetonverbundquerschnitten verdeutlicht die Qualität und Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Modellbildung.
N2  - The experimental results of the investigations into polymer-modified concrete with multifariously repeated compression or tension load are introduced in the provided work and compared to similar experiments in normal- and high-strength concrete. Special attention is dedicated to the stress-strain relation, the degradation of stiffness and the dissipation of energy as well as the non-linear long-term behaviour and tension-stiffening. Stiffness degradation and non-linear creep of polymer-modified concrete show that maximum strain situations have to be taken into consideration of the behaviour analysis of concrete structures under long-term loading. Based on experimental results and the theory of visco-elastic-plastic continuum damage, rheological models are suggested for the description of the time- and damage-dependent behaviour of reinforced concrete. The numerical concept is based on the HAMILTON-principle. Using time discretisation, mechanical modelling simplifies and can be described as a LAGRANGE-principle concerning minimum of total potential energy. The problem is solved by non-linear optimisation. The efficiency of the suggested model was proven for reinforced concrete cross sections by numerical simulation.
T3  - Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau - 10 
KW  - Kriechen
KW  - Kunstharzmodifizierter Zementbeton
KW  - Beton
KW  - Tragverhalten
KW  - Bruchverhalten
KW  - Experiment
KW  - Deformationsverhalten
KW  - Stoffgesetz
KW  - nichtlineare Optimierung
KW  - Simulation
KW  - Formänderungsenergie
KW  - Steifigkeitsdegradation
KW  - Creep
KW  - damage
KW  - tension-stiffening
KW  - dissipation of energy
KW  - non-linear optimisation
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20080102-11753
SN  - 978-3-86068-331-2
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TY  - THES
A1  - Hartnack, Ralf
T1  - Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz
T1  - Long-time load-bearing performance of compressed wooden members
T2  - Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz
N2  - Das Langzeittragverhalten von Stützen aus Holz wird entscheidend von der Größe der Dauerlast und dem umgebenden Klima beeinflusst. Im Gegensatz zu Biegeträgern haben diese Effekte auch Einfluss auf den Grenzzustand der Tragfähigkeit und sind unmittelbar Gegenstand von Sicherheitsaspekten. Der Eurocode 5 beachtet dies überhaupt nicht, während in DIN 1052 (2004:08) Hinweise zur Bemessung gegeben sind. Da der Baustoff Holz infolge seines Wuchscharakters stark streuende Materialparameter aufweist, ist es kaum möglich, Experimente in ausreichendem Umfang durchzuführen. Gegen eine solche experimentelle Untersuchung sprechen auch die zu erwartenden hohen Kosten sowie die langandauernden Versuche unter Klimabeanspruchung. Aus diesem Grund wird auf virtuelle Versuche mit Hilfe des Computerprogramms ISOBEAM zurückgegriffen. Dazu sind allerdings abgesicherte Materialmodelle wichtig, die hier an Experimenten mit Klein- und Kleinstproben sowie mit Versuchkörpern baupraktisch relevanter Abmessungen angepasst wurden. Mit diesem verifizierten Modell war es möglich, gezielt Parameterstudien durchzuführen. Der Einfluss der Einbauholzfeuchte auf das hygrothermische Langzeittragverhalten wurde genauso untersucht wie der der Nutzungsklasse und der Querschnittsabmessungen. Die Ergebnisse der virtuellen Versuche dienten zum einen der Überprüfung der Vorgehensweise nach DIN 1052 (2004:08) und zum anderen zur Anpassung neuer Vorschläge zur Bemessung. Es wurde Wert darauf gelegt, dass sich die Vorschläge neuer Bemessungskonzepte an die bestehenden normativen Bemessungsregeln anlehnen. Zum einen wurde das Bemessungsverfahren nach Theorie II. Ordnung um eine weitere Ausmitte zur Berücksichtigung des Kriechens ergänzt, zum anderen wurde beim Ersatzstabverfahren der Beiwert entsprechend modifiziert. Alternativ ist es möglich, den Modifikationsbeiwert neu an die virtuellen Versuchsergebnisse anzupassen. Die Einbauholzfeuchte wurde ebenfalls über einen zusätzlichen Modifikationsfaktor berücksichtigt.
N2  - The long-term load-bearing performance of wooden columns is decisively influenced by the amount of permanent acting load and the surrounding climate. Unlike flexural beams these effects influence the ultimate limit state and they are direct subject of safety aspects. While DIN 1052 (2004:08) provides some hints for design, Eurocode 5 does not take this fact into account. As wood as building material shows highly varying material parameters resulting from growth characteristics it is almost impossible to make a sufficient number of experiments. Furthermore, high costs and long-term experiments regarding action of climate speak against such experimental investigations. Therefore, virtual experiments were made using the computer program ISOBEAM. Tried and proven material models are important for this purpose. They were adapted to experiments with small and smallest specimens and to those of dimensions of practical use. This verified model makes it possible to perform selective parameter studies. The influence of initial moisture content in wood on the long-term load-bearing capacity was investigated as well as the influence of service classes and cross-section dimensions. The results of these virtual experiments were used to evaluate the procedure of German Code DIN 1052 (2004:08) on the one hand and to adapt new proposals for design on the other. Importance was placed on the proposals of new design concepts according to existing design rules of code. On the one side the design rule according to 2nd order theory was supplemented by another eccentricity take into account creep effects. On the other side the coefficient of model column method was modified. Alternatively it is possible to adapt the modification coefficient to the results of virtual experiments. The initial moisture content in wood was also taken into consideration by an additional modifying factor.
T3  - Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau - 5 
KW  - Kriechen
KW  - Bemessung
KW  - hygrothermisches Langzeittragverhalten
KW  - virtueller Versuch
KW  - Holzstützen
KW  - creep
KW  - design
KW  - hygrothermal long-time load-bearing performance
KW  - virtual experiment
KW  - wooden columns
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20050527-6732
SN  - 978-3860682548
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TY  - CHAP
A1  - Raue, Erich
A1  - Diener, Jörg
T1  - Numerische Analyse des Langzeitverhaltens hochbeanspruchter Druckglieder unter Berücksichtigung des nichtlinearen Kriechens mit Hilfe der quadratischen Optimierung
N2  - Bei der Berechnung von Stahlbeton- bzw. Spannbetonkonstruktionen müssen die Zusatzverformungen infolge Kriechen und Schwinden des Betons unter anderem dann berücksichtigt werden, wenn durch sie der Schnittgrößenzustand des Gesamttragwerks bzw. einzelner Tragwerksteile ungünstig verändert wird. Das trifft vor allem auf schlanke Druckglieder zu. Die Ermittlung der Kriechausmitte erfolgt im allgemeinen unter Zugrundelegung einer Kriechzahl, die vom Beanspruchungsniveau des Betons unabhängig ist. Diese Annahme ist unzulässig, wenn die Betonspannungen oberhalb des Gebrauchslastniveaus (>30..50% der Druckfestigkeit) liegen, da in diesem Bereich die Kriechdehnungen überproportional zu den kriecherzeugenden Spannungen anwachsen (nichtlineares Kriechen). Theoretische Untersuchungen zum Tragverhalten hochbeanspruchter Stahlbetonstützen unter Berücksichtigung des nichtlinearen Kriechens sind aufgrund der Komplexität des Problems und dem damit verbundenen Berechnungsaufwand gegenwärtig in nur geringem Umfang vorhanden. Im vorliegenden Beitrag wird ein Algorithmus vorgestellt, bei dem die Ermittlung der Schnittgrößen und Deformationen auf die sukzessive Lösung quadratischer Optimierungsaufgaben für im voraus festgelegte Betrachtungszeitpunkte zurückgeführt wird, wobei die Ergebnisse der vorangegangenen Zeitpunkte Eingangswerte für die Berechnung darstellen. Die Berücksichtigung der Nichtlinearität des Kriechens unter hoher Spannung sowie geometrisch nichtlinearer Effekte erfolgt iterativ innerhalb jedes Betrachtungszeitpunkts. Mit der Einführung von Spannungsbegrenzungen als zusätzliche Nebenbedingungen können in jeder Iteration Materialplastizierungen, Rißbildungen des Betons bzw. >tension stiffening<-Effekte ohne prinzipielle Veränderung des mathematischen Modells berücksichtigt werden. Durch Nachrechnung von Langzeitversuchen an Stahlbetonstützen erfolgt die Verifikation des Berechnungsmodells
KW  - Bauteil
KW  - Stahlbeton
KW  - Druckbelastung
KW  - Langzeitverhalten
KW  - Kriechen
KW  - Nichtlineares Phänomen
KW  - Optimierung
Y1  - 1997
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-4415
ER  - 
TY  - THES
A1  - Diener, Jörg
T1  - Beitrag zur physikalisch und geometrisch nichtlinearen Berechnung langzeitbelasteter Bauteile aus Stahlbeton und Spannbeton unter besonderer Berücksichtigung des nichtlinearen Kriechens und der Rißbildung
T1  - Physically and geometrically nonlinear analysis of reinforced and prestressed concrete members under sustained loads under consideration of nonlinear creep and cracking of concrete
N2  - Der Schwerpunkt der Arbeit ist die Entwicklung eines Berechnungskonzeptes, mit dem die Auswirkungen des zeitabhängigen Materialverhaltens des Betons und der Spannbewehrung auf das Tragverhalten von Stahlbeton und Spannbetonbauteilen wirklichkeitsnah abgeschätzt werden können. Dabei wird auf die Berücksichtigung des nichtlinearen Kriechens und der Rißbildung besonderer Wert gelegt. Das Konzept basiert auf der sukzessiven Ermittlung der Schnittgrößenanteile und der Deformationen zu festgelegten Zeitpunkten, wobei die Ergebnisse der vorausgehenden Zeitschritte berücksichtigt werden können. Ausgehend von der Formulierung des mechanischen Problems als Extremalaufgabe wird die Berechnung innerhalb eines Zeitschritts auf die Lösung einer quadratischen Optimierungsaufgabe zurückgeführt, wobei die Rißbildung des Betons und geometrisch nichtlineare Einflüsse berücksichtigt werden können. Die Einbeziehung des nichtlinearen Kriechens erfolgt durch Beschleunigung der linearen Kriechgeschwindigkeit mit einem, von der aktuellen Betonspannung abhängigen Kriechzahlerhöhungsfaktor. Das Berechnungsmodell wird anhand von Langzeitversuchen an hochbelasteten Betonprismen und Stahlbetonstützen verifiziert. In umfangreichen numerischen Untersuchungen wird der Einfluß des nichtlinearen Kriechens auf das Tragverhalten von vorgespannten Querschnitten und Stahlbetonstützen analysiert.
N2  - A strategy for the analysis of reinforced and prestressed concrete members under long-term loading is developed. The method allows the consideration of nonlinear creep and cracking of concrete. The concept based on the successive determination of internal forces and deformations to fixed time points. By this the results of the formrer time steps are considered. Starting from the formulation of the mechanical problem by an extremum principle the computation of a single time step is reduced to the solution of a quadratic optimization problem allowing for cracking of concrete and geometrically nonlinear effects. The nonlinear creep of concrete is taken into account by accelleration of the linear creep rate by a function depending on actual concrete stress. It will be shown that the model agrees satisfactory with long-term test data. By extensive numerical calculations the influence of nonlinear creep on the bearing resistance of reinforced concrete columns is investigated.
KW  - Stahlbetonbauteil
KW  - Kriechen
KW  - Rissbildung
KW  - Tragverhalten
KW  - Mathematisches Modell
KW  - Nichtlineare Mechanik
KW  - Optimierung
KW  - Schnittgrößenumlagerungen
KW  - nonlinear creep
KW  - cracking of concrete
KW  - physically and geometrically nonlinear computation
KW  - quadratical optimization
Y1  - 1998
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040220-446
ER  -