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Tragwerksbemessung

Tragwerksbemessung Von deterministischen zu probabilistischen Verfahren.

Pavel Marek, Milan Guštar and Leander Bathon.

Publishers: ITAM Academy of Sciences of Czech Republic, Prosecká 76, 190 00 Prague 9, Czech Republic and ACADEMIA, Legerova 61, Praha 2, Czech Republic.

© 1998

ISBN 80-902227-6-5 and 80-200-0706-7.

Description

The German speaking readers can find in this textbook a detailed explanation of a qualitatively new fully probabilistic SBRA method (Simulation-Based Reliability Assessment proposed in 1995) allowing for a transparent calculation of the probability of failure using direct Monte Carlo simulation technique. The limit states of the carrying capacity (safety) as well as serviceability are addressed. The SBRA method documented in the book and illustrated on the many examples leads the reader from deterministic to probabilistic “way of thinking“ in order to be ready for the transition from the current “prescriptive“ methods applied in current codes for structural design to fully probabilistic concepts corresponding to the computer era. The book includes a diskette containing almost two hundred of well-designed and realistic examples that clearly identify the range of problems to which simulation-based reliability assessments can be applied. All examples are calculated using demo versions of five user-friendly computer programs for MS-DOS (M-Star, AntHill, ResCom, LoadCom, and DamAc) capable of calculating load effect combinations, resistance of structural components, and probability of failure.

Content

Vorwort

KAP. 1. Einführung
1.1 Entwicklung der Bemessungskonzepte
1.1.1 Von der deterministischen zur probabilistischen Zuverlässigkeitsanalyse
1.1.2 Das Konzept der zulässigen Spannungen
1.1.3 Das Teilsicherheitsfaktorenprinzip
1.1.4 Wahrscheinlichkeitsprinzip
1.2 Grenzzustände der Tragkonstruktionen
1.2.1 Prinzip der Grenzzustände
1.2.2 Kriterien der Grenzzustände der Tragfähigkeit
1.2.3 Kriterien der Grenzzustände der Nutzungsfähigkeit
1.2.4 Formale Repräsentation von Kriterien im Zuverlässigkeitsnachweis
1.3 Monte Carlo Methode
1.3.1 Prinzip der einfachen Monte Carlo Methode
1.3.1.1 Gesetz der Großen Zahlen
1.3.1.2 Zufallszahlengeneratoren
1.3.1.3 Funktionen, die mehrere veränderliche Größen enthalten
1.3.1.4 Histogramme
1.3.2 Variable
1.3.3 Verwendung der einfachen Monte Carlo Methode
1.3.4 Ein- und Mehr-Komponenten Variable
1.3.5 Die Abhängigkeit von Variablen
1.4 Von Elementen zu Systemen
1.5 Die Computerprogramme für die Zuverlässigkeitsanalyse

KAP. 2. Einwirkungen und Einwirkungseffekte
2.1 Von der Belastung zur Reaktion der Konstruktion auf die Belastung
2.2 Einwirkung
2.2.1 Grundbegriffe
2.2.2 Charakteristische Werte und Entwurfswerte
2.2.2.1 Einwirkungen im Deterministischen Konzept
2.2.2.2 Einwirkungen im Teilsicherheitsfaktorenkonzept
2.2.2.3 Einwirkungen im probabilistischen (SBRA [1.29]) Zuverlässigkeitsnachweis
2.2.3 Gleichzeitigkeit von Einwirkungen
2.3 Transformationsmodelle
2.3.1 Transformation der Einwirkung in die Einwirkungseffekte
2.3.2 Statische und dynamische Modelle
2.3.2.1 Statische Modelle
2.3.2.2 Dynamische Modelle
2.3.2.3 Quasi-dynamische Modelle
2.3.2.4 Auswahl von statischen oder dynamischen Modellen
2.3.2.5 Komplexe und spezielle Modelle
2.3.3 Elastische und elastisch-plastische Modelle
2.3.3.1 Elastischer Einwirkungseffektbereich
2.3.3.2 Elastisch-plastische Modelle
2.3.4 Modelle nach Theorie erster oder zweiter Ordnung
2.3.5 Generelle Modelle
2.3.6 Die Auswahl von Modellen
2.4 Einwirkungseffekt
2.4.1 Definition
2.4.2 Extremwerte des Einwirkungseffektes: Bemerkungen und Beispiele
2.4.2.1 Statische und dynamische Einwirkungseffekte
2.4.2.2 Elastischer und elastisch-plastischer Einwirkungseffekt
2.4.2.3 Einwirkungseffekt nach Theorie 1. oder 2. Ordnung
2.4.2.4 Einwirkungseffektkombinationen
2.4.3 Geschichte des Einwirkungseffekts
2.4.3.1 Elastische Einwirkungseffektgeschichte
2.4.3.2 Elastisch-plastische Einwirkungseffektgeschichte (Niedrigzyklische Ermüdung)
2.4.4 Zusätzliche Beispiele

KAP. 3. Zufallsgrenzgrößen
3.1 Einführung
3.2 Tragfähigkeit: Zufallsgrenzgrößen
3.2.1 Begrenzung durch die Materialeigenschaften
3.2.1.1 Spannungs-Dehnungs-Linie
3.2.1.2 Kriterien der Plastizierung
3.2.1.3 Bruchkriterien
3.2.1.4 Kerbschlagzähigkeits-Zufallsgrenzgrößen
3.2.1.5 Schadensakkumulation
3.2.2 Begrenzung durch den Querschnittswiderstand
3.3 Nutzungsfähigkeit: Zufallsgrenzgrößen
3.3.1 Nutzungsfähigkeit im Rahmen des Wahrscheinlichkeitskonzepts und Relativität der Begrenzung
3.3.2 Zufallsgrenzgrößen hinsichtlich des Wohlbefindens des Menschen
3.3.2.1 Physiologische Einflüsse
3.3.2.2 Ästhetische und psychologische Gesichtspunkte, Lärm
3.3.3 Zufallsgrenzgrößen hinsichtlich der technologischen Ausstattung
3.3.4 Zufallsgrenzgrößen hinsichtlich der bautechnischen Ausstattung

KAP. 4. Beurteilung der Zuverlässigkeit
4.1 Voraussetzungen und Analysen
4.1.1 Zwei-Variablen Probleme
4.1.1.1 Form der Grenzzustandsfunktion
4.1.1.2 Lineare Grenzzustandsgleichung
4.1.1.3 Bi-lineare Grenzzustandsgleichung
4.1.1.4 Grenzzustandsgleichung, durch eine Kurve ausgedrückt
4.1.2 Drei- und Mehrvariablen Probleme
4.1.2.1 Analyse der Dreivariablen Grenzzustandsfunktion
4.1.2.2 Analyse einer Viervariablen Grenzzustandsfunktion
4.2 Grenzzustände der Tragfähigkeit
4.2.1 Festigkeit
4.2.1.1 Einführung
4.2.1.2 Definition der Tragfähigkeit hinsichtlich der Festigkeit
4.2.1.3 Definition der Tragfähigkeit hinsichtlich des Sprödbruchs
4.2.2 Schadensakkumulation
4.2.2.1 Ermüdung
4.2.2.2 Einspielen
4.2.2.3 Kriechen und andere rheologische Eigenschaften
4.2.2.4 Korrosion u.a
4.2.3 Standsicherheit
4.2.4 Zusammenhang der Tragfähigkeitskriterien
4.3 Grenzzustände der Nutzungsfähigkeit
4.4 Spezielle Situationen
4.5 Versagenswahrscheinlichkeitswerte und die Bemessung der Tragwerke

KAP. 5. Beurteilung der Tragfähigkeit
5.1 Überlastung: Probleme 1. Ordnung
5.2 Überlastung: Probleme 2. Ordnung
5.2.3.1 Annahmen
5.2.3.2 Elastische Analyse 2.Ordnung
5.2.3.3 Versagenswahrscheinlichkeitsanalyse
5.2.3.5 Diskusion der Ergebnisse
5.3 Schadensakkumulation
5.3.1 Hochzyklische Ermüdung (Wöhlerverfahren)
5.3.1.1 Grundlagen des deterministischen Konzepts
5.3.1.2 Anwendung des SBRA Konzepts
5.3.1.3 Die Sensitivitätsanalyse
5.3.2 Restlebensdauer und und Sprödbruch
5.3.2.1 Einführung und Grundlagen des deterministischen Konzepts
5.3.2.2 Versagenswahrscheinlichkeit O Beispiel
5.3.2.3 Sensitivitätsanalyse
5.3.3 Niedrigzyklische Ermüdung
5.3.3.1 Einführung
5.3.3.2 Grundlagen des deterministischen Bemessens
5.3.3.4 Sensitivitätsanalyse
5.3.4 Schadensakkumulation bei Holzbauteilen

KAP. 6. Beurteilung der Nutzungsfähigkeit
6.1 Grundlagen
6.2 Träger: Statische Einwirkungseffekte
6.3 Träger: Dynamische Einwirkungseffekte
6.3.1 Vertikale Schwingung eines Trägers
6.3.2 Stoß
6.4 Horizontale Verformung von Rahmenkonstruktionen

KAP. 7. Ausgewählte Probleme
7.1 Brandeinwirkung
7.1.1 Einführung
7.1.2 Sicherheit von Stahlbauteilen unter Brandeinwirkung
7.1.2.1 Sicherheitsfunktion
7.1.2.2 Widerstand eines Zugstabes aus Stahl unter Brandeinwirkung
7.1.2.3 Einwirkungseffektkombination
7.1.2.4 Versagenswahrscheinlichkeit bei konstanter Raumtemperatur
7.1.2.5 Versagenswahrscheinlichkeit von Stahlbauteilen unter Brandeinwirkung
7.1.3 Diskussion der Resultate und Folgerungen
7.2 Zeitabhängigkeit der Eigenschaften der Konstruktion
7.3 Die Expertenmeinung
7.4 Einwirkungskombinationen (nach DIN, EN, ASCE und CN Normen)
7.5 Stützenbemessung hinsichtlich Ein-, Zwei- und Dreikomponenten-Einwirkungseffekten
7.6 Vergleich der Querschnittsflächen von Stahlzugstäben, die nach DIN- und EN-Normen bemessen wurden
7.7 Seiltragwerk

ANHANG A
Histogramme
1 Beschreibung der Zufallsvariablen
2 Abhängigkeit der Variablen
3 Dateiformat der Histogramme
4 Liste der Histogramm-Dateien

ANHANG B
Software -"BEISPIEL"

LITERATUR
TEIL 1 - Bücher
TEIL 2 - Normen
TEIL 3 - Referate, Berichte, Proceedings

DISKETTE
Sammlung von Beispielen