Schnittgrößenverteilung in statisch unbestimmten Betonbauteilen mit nichtmetallischer Bewehrung - Untersuchungen zur Zuverlässigkeit von Durchlaufsystemen großer Biegeschlankheit im Grenzzustand der Tragfähigkeit

Die Substitution von Betonstahlbewehrung durch nichtmetallische Bewehrungsmaterialien aus Faserverbundkunststoffen (FVK) hat sich in den letzten Jahren als innovativer Lösungsansatz für die bekannten Probleme des Stahlbetonbaus etabliert. Im Gegensatz zur konventionellen Betonstahlbewehrung besitzen diese FVK-Bewehrungselemente jedoch kein plastisches Verformungsvermögen, sondern verhalten sich bis zum Erreichen der Zugfestigkeit ausschließlich linear-elastisch. Dies führt dazu, dass sich die Schnittgrößen in statisch unbestimmten Tragwerken unplanmäßig in höherbewehrte Tragwerksbereiche umlagern, ohne dass sich diese Bereiche dieser zusätzlichen Beanspruchung durch die Ausbildung von Fließgelenken entziehen können. Bislang ist unklar, ob dies bei konventioneller Bemessung solcher Bauteile zu einer Unterschreitung des normativ festgelegten Sicherheitsniveaus führt. In der vorliegenden Arbeit wird daher das Schnittgrößenumlagerungsverhalten und dessen Auswirkung auf die Tragwerkszuverlässigkeit von statisch unbestimmten Betonbauteilen mit FVK-Bewehrung eingehend untersucht. Dazu wird ein Finite-Elemente-Modell auf Basis wirklichkeitsnaher nichtlinearer Materialgesetze entwickelt und für umfangreiche Parameterstudien genutzt. Aufbauend auf diesem Finite-Elemente-Modell wird anschließend ein stochastisches Modell auf Grundlage der Monte-Carlo-Methode und unter Anwendung des Adaptive Importance Samplings zur Reduzierung der Berechnungszeit erstellt. Mit diesem wird die Tragwerkzuverlässigkeit von Durchlaufsystemen mit FVK-Bewehrung unter verschiedenen Randbedingungen ermittelt und abschließend ein Vorschlag für die wirtschaftliche Bemessung solcher Bauteile unter Einhaltung des normativen Sicherheitsniveaus formuliert.