Klein, JonasJonasKlein2023-12-082023-12-082023https://int.tuspace-test.ulb.tu-darmstadt.de/handle/tuprints-int/1079Die 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.deFVK-BewehrungStatisch unbestimmte TragwerkeFinite-Elemente-MethodeMonte-Carlo-MethodeAdaptive Importance SamplingPh.D. ThesisThe substitution of reinforcing steel with non-metallic fiber reinforced polymer (FRP) reinforcing materials has been established in recent years as an innovative solution to the well-known problems of reinforced concrete. However, unlike conventional reinforcing steel, these FRP reinforcing elements have no plastic deformation capacity and exhibit linear elastic behavior until tensile strength is reached. As a result, internal forces in hyperstatic structures are unintentionally redistributed to areas of the structure with higher reinforcement. These areas are unable to dissipate this additional load by forming plastic hinges. To date, it is unclear whether this will result in a failure of the standardized safety level when such components are designed conventionally. Therefore, this thesis investigates in detail the internal force redistribution behavior and its effect on the structural reliability of continuous concrete members with FRP reinforcement. For this purpose, a finite element model based on realistic nonlinear material laws is developed and used for extensive parameter studies. Based on this finite element model, a stochastic model based on the Monte Carlo method and using Adaptive Importance Sampling to reduce computational time is then developed. This model is used to determine the structural reliability of continuous systems with FRP reinforcement under various boundary conditions, and finally a proposal for the economic design of such components in compliance with the normative safety level is formulated.urn:nbn:de:tuda-tuprints-2023-10793