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Within the scope of literature, the influence of openings within the infill walls that are bounded by a reinforced concrete frame and excited by seismic drift forces in both in- and out-of-plane direction is still uncharted. Therefore, a 3D micromodel was developed and calibrated thereafter, to gain more insight in the topic. The micromodels were calibrated against their equivalent physical test specimens of in-plane, out-of-plane drift driven tests on frames with and without infill walls and openings, as well as out-of-plane bend test of masonry walls. Micromodels were rectified based on their behavior and damage states. As a result of the calibration process, it was found that micromodels were sensitive and insensitive to various parameters, regarding the model’s behavior and computational stability. It was found that, even within the same material model, some parameters had more effects when attributed to concrete rather than on masonry. Generally, the in-plane behavior of infilled frames was found to be largely governed by the interface material model. The out-of-plane masonry wall simulations were governed by the tensile strength of both the interface and masonry material model. Yet, the out-of-plane drift driven test was governed by the concrete material properties.

Angelehnt an Entwicklungen des aktuellen Hochhausbaus, die Gebäudehöhen von über 600 m vorsehen, behandelt die vorliegende Arbeit Möglichkeiten der Konzeption von Aussteifungssystemen. Ein ausgewähltes Tragwerk aus Stahlbetonschubwänden und einer Höhe von 800 m wird mit der 3D-Analyse-Software ETABS (Version 9.0.9) bemessen. Dieses Tragwerk wird mit extremen Einwirkungen infolge Wind und Erdbeben belastet. Da ein solch hohes Gebäude außerhalb der Anwendungsgrenzen internationaler Normen liegt, wird ein eigener Ansatz für den Lastfall Wind zur Analyse des Schwingungsverhaltens gewählt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Analyse werden Möglichkeiten der Reduktion bzw. Dämpfung von kritischen Gebäudeschwingungen diskutiert. Die konkrete Dämpfungsvariante „Passiver Schwingungsdämpfer“ (Tuned Mass Damper) wird, unter Verwendung von Optimierungskriterien, in ETBAS modelliert und in die Berechnungen eingebunden. Dieses Tragwerk wird zwei kleineren Tragwerken (H = 200 m bzw. 400 m) gegenübergestellt und mittels dem MIPS-Konzept (Material-Input pro Serviceeinheit) analysiert. Ziel ist es dabei, qualitative Aussagen zur Nachhaltigkeit und ökologischer Effizienz besonders hoher Gebäude zu treffen.

Im Rahmen der Arbeit wird das Tragverhalten von dampfgehärtetem Porenbeton unter einachsiger Druckbeanspruchung untersucht. Ziel ist es, einen Zusammenhang zwischen makroskopischen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen, beanspruchungsbedingten Strukturänderungen und der Dauerstandfestigkeit herzustellen. Die Dauerstandfestigkeit stellt im Sinne der Arbeit eine elementare Gefügeschwelle dar, durch sie wird das stabile vom instabilen Tragverhalten abgegrenzt. Der Zusammenhang zwischen Strukturänderungen und Spannungs-Dehnungs-Verhalten wird anhand mechanischer Modelle analysiert. Diese Untersuchungen liefern die konzeptionelle Orientierung für die durchzuführenden Laborversuche. Die experimentelle Basis der Arbeit bilden Kurzzeit- und Langzeitversuche an Porenbetonzylindern unter einachsiger Druckbeanspruchung. Es werden Probekörper von drei Porenbetonwerken untersucht. Um den Einfluss der Lastgeschichte aufzuzeigen, wird die Versuchsdauer zwischen einer Sekunde und mehreren Wochen variiert. Die Versuche werden mit unterschiedlichen Lastregimen durchgeführt: sowohl mit monoton gesteigerter Beanspruchung bis zum Versagen bzw. bis zum vorgesehenen Beanspruchungsniveau als auch mit niederzyklischer Beanspruchung. Die Messdaten werden unter Einbeziehung der dreidimensionalen Ansätze der Spannungs- und Deformationstheorie hinsichtlich des sphärischen und des deviatorischen Anteils des Spannungs- und Verformungszustandes ausgewertet. Diese auf die separate Betrachtung der Volumen- und Gestaltänderung gestützte Auswertung liefert zusätzliche Erkenntnisse hinsichtlich der Zuordnung von reversiblen und irreversiblen Verformungen zu den Teiltensoräquivalenten. Entsprechend den Versuchsergebnissen ändert sich die Kompressibilität des Porenbetons belastungsabhängig. Bereits kurzzeitige Überlastungen oberhalb der experimentell ermittelten Dauerstandgrenze sind von signifikanten Änderungen der Kompressionssteifigkeit begleitet. Das qualitative Tragverhalten des Porenbetons, das bei Beanspruchungen oberhalb der Dauerstandfestigkeit grundsätzliche Änderungen erfährt, lässt sich so bereits im Kurzzeitversuch abgrenzen. Zusätzliche Auswertungen für Normalbeton und selbstverdichtenden hochfesten Beton weisen auf analoges Verhalten hin. Auf der Basis der durchgeführten Untersuchungen werden Konzepte vorgestellt, mit denen die Dauerstandfestigkeit im Kurzzeitversuch, das heißt mit einer Versuchsdauer von wenigen Stunden, prognostiziert werden kann. Damit können Untersuchungen zur Dauerstandfestigkeit, die eine grundlegende Größe zur Beurteilung der Tragfähigkeit darstellt, routinemäßig durchgeführt werden.

Im Ergebnis dieser Arbeit ist es gelungen, die Form der Überdachung des Frei-lufttheaters in Grötzingen als Stabnetzschale zu generieren und in einer Vorbe-messung konstruktiv durchzubilden. Im iterativen Prozess der Formfindung bilden Form, Last, Auflager und Tragver-halten eine Einheit, welche die letztendliche Form eines Tragwerks bestimmt. Kommt es auf Effizienz, Leichtigkeit und große Spannweiten an, so ist die Form eines Tragwerks dem gewünschten Beanspruchungszustand anzupassen. Die Form sollte somit die Folge des Sollkraftzustandes sein und nicht umgekehrt. Während der Formfindung in DOMEdesign ist es nicht gelungen, die Schalen-form über ein Netz mit quadratischen Maschen zu erzeugen, da sich die Berech-nung immer an derselben Stelle der Generierung festgefahren hat. Die Ursache hierfür kann durch die Anzahl der Unbekannten je Knoten während Iterations-schritte in der Berechnung erklärt werden. Die genaue Form wurde durch die Verwendung eines Hexagonnetzes realisiert. Vorher musste das Netz jedoch mittels AutoCad in die geneigte Lage gedreht werden. Den entscheidenden Ein-fluss für die entstehende Form haben die Größen der Radien des ebenen Aus-gangsnetzes. Je kleiner der Radius des Randes, desto schlanker und filigraner bildet sich die Form der Schale aus. Als sehr positives Programmtool soll die Im- und Exportfunktion von DOMEdesign erwähnt werden. Mit deren Hilfe kann jede Konstruktion problemlos als dxf-File in CAD - Programmen bearbeitet und wieder importiert werden. Die Überführung der Netztopologie in eine dreieckige Vermaschung ist im Pro-gramm AutoCad durchgeführt worden. Hierzu war es notwendig, jeden zweiten Punkt eines Hexagons zu fangen und durch Verbinden, Dreiecke zu erzeugen. Nach der ersten Vorbemessung schien die Entscheidung sinnvoll, aufgrund der zunehmenden Normalkräfte zum Auflager hin, eine Staffelung der Stabquer-schnitte vorzusehen. Die Querschnitte variieren von 120/70 (in Schalenmitte) bis 180/70 (am Auflager). Am Übergang zweier Stabgrößen werden gevoutete Stäbe angeordnet. Im Rahmen dieser Vorbemessung stellte sich heraus, dass sich eine reine Schalentragwirkung (nur Druckkräfte) in der gefundenen Konstruktion nicht zu 100 % einstellt. Grund dafür ist der Zusammenhang von Netztopologie, Ge-ländeneigung- bzw. Lage der Lagerpunkte und Art der Beanspruchung. Deshalb treten in der Stabnetzschale vereinzelt Zugkräfte auf, welche vom Dreieck hin zum Hexagon abnehmen. Im maßgebenden Lastfall bewegen sich die Beträge der Verformungen in einem tolerierbaren Bereich von bis zu maximal 3,7 cm, welche die Zulässigen von maximal 13,3 cm deutlich unterschreiten. Die Fortschritte durch Computer - orientierte - Verfahren zur Formfindung und Bemessung haben die Formvielfalt beim Bau von doppelt gekrümmten Flächen aus Stahl und Glas erweitert. Die automatisierte Fertigung erlaubt es, sich von den bisher immer geforderten gleichen Stablängen und gleichen Knotenausbil-dungen loszulösen. Um die gefundene Schalenform konstruktiv umzusetzen, ist es notwendig einen Knoten zu finden, welcher den Ansprüchen in Bezug auf Stabverdrehung, Glasauflagerung und Schalenkrümmung genügt. Hierbei gibt es eine Vielzahl an möglichen Konstruktionen. Da an bestimmten Knoten große Un-terschiede zwischen Vertikalwinkeln auftreten, fiel in dieser Arbeit die Entschei-dung zu Gunsten eines Zylinderknotens, dessen lokale Geometrie durch die unterschiedlichen Stabenden realisiert wird. Der Knoten selbst übernimmt nur die Einstellung der Horizontalwinkel. Die Verbindung zwischen Stab und Knoten wird mittels zweier Schrauben, die übereinander und senkrecht zur Knotenachse aus-gerichtet sind, hergestellt. Dazu wird an den Stabenden ein 1 cm starkes Blech angeschweißt, wodurch die Schrauben vom Knoten her vorgespannt werden können. Die Oberkante des Knotens darf dabei nicht über die Staboberseiten herausragen, da sonst keine durchgehende Auflage der Glasscheiben möglich ist.

Der Schalungseinsatz auf einer Ortbetonbaustelle hat wesentlichen Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit einer Baumaßnahme. Der Arbeitsvorbereitung mit der Auswahl des geeigneten Schalungssystems kommt dabei die größte Bedeutung zu. In Ergänzung zu den Systemschalungen existieren einige Sonderlösungen der Schalungsanbieter, deren Einsatz sich bereits bei wenigen Nutzungen als kostengünstig erweisen kann. Der Kostenvergleich zwischen verschiedenen Varianten ist von vielen Faktoren abhängig. Da jedes Bauvorhaben ein Unikat darstellt, können keine allgemeingültigen Aussagen oder Berechnungen angestellt werden.