Innovative Concrete Composite Planar Systems Reinforced with Perforated Steel Sheets

Apostolidi, Eftychia (2019)
Innovative Concrete Composite Planar Systems Reinforced with Perforated Steel Sheets.
Universität für Bodenkultur Wien, Department für Bautechnik und Naturgefahren, Institut für konstruktiven Ingenieurbau (IKI)
Dissertation, Bibliographie

URL / URN: https://permalink.obvsg.at/bok/AC15614256

Kurzbeschreibung (Abstract)

In planar composite concrete elements, such as slabs and walls, bi-directional bar reinforcement is applied to enhance the biaxial load bearing capacity of the structural element. The current dissertation deals with the development, optimisation and assessment of an innovative steel reinforcement in the form of a sheet with perforations that could replace the classic reinforcement bar layout in planar concrete elements e.g. in concrete slabs. In particular, a multi-level optimisation process including material and geometrical parameters of such an innovative reinforcement type is presented and discussed. Geometrical parameters, such as the shape, size and location of perforations were considered for optimisation, along with the thickness of the steel sheet and the inclination angle and height of the area around the perforations, which was decided to be bulged, for the achievement of a more efficient bond between the steel sheet and the concrete. Several series of numerical analyses, biaxial tensile tests on plain sheets and small-scale composite specimens, 3-point bending tests on small-scale composite specimens and 4-point bending tests on full-scale specimens were performed for the verification of the optimised parameters. Furthermore, the steel sheet to concrete bond was investigated through series of pull-out tests and 3D numerical models. Finally, the crucial structural concrete element formed within the inclined perforations of the steel sheet was investigated through parametrical 3D numerical studies under the assumption that it mechanically performs as a corbel. The target of this dissertation is to propose a steel sheet layout that has the potential to replace conventional bar reinforcement in reinforced concrete slabs, followed by suggestions for further optimisation possibilities.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2019

Autor(en):

Apostolidi, Eftychia

Art des Eintrags:

Bibliographie

Titel:

Innovative Concrete Composite Planar Systems Reinforced with Perforated Steel Sheets

Sprache:

Englisch

Referenten:

Strauss, Assoc.Prof Alfred ; Bergmeister, Prof. Konrad ; Hofmann, Prof. Jan

Publikationsjahr:

Dezember 2019

Ort:

Wien

Datum der mündlichen Prüfung:

21 Januar 2020

URL / URN:

https://permalink.obvsg.at/bok/AC15614256

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Bei flächigen Verbundbetonelementen wie Platten und Wänden wird eine zweiachsige Stabbewehrung angewendet, um die biaxiale Tragfähigkeit des Strukturelements zu verbessern. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung, Optimierung und Bewertung einer innovativen Stahlbewehrung in Form eines Lochblechs, welche die klassische Bewehrungsstangenanordnung in flächigen Betonelementen ersetzen könnte, z. B. in Betonplatten. Insbesondere wird ein mehrstufiger Optimierungsprozess mit Material- und Geometrieparametern eines solchen innovativen Bewehrungstyps vorgestellt und diskutiert. Zur Optimierung wurden geometrische Parameter wie Form, Größe und Lage der Perforationen berücksichtigt, sowie die Dicke des Stahlblechs, der Neigungswinkel und die Höhe des gewölbten Bereichs rund um die Perforationen für effizienteren Verbund zwischen Stahlblech und Beton. Zur Überprüfung der optimierten Parameter wurden mehrere Reihen numerischer Analysen, biaxiale Zugversuche an reinen Blechen und kleinen Verbundprüfkörpern, 3-Punkt-Biegeversuche an kleinen Verbundprüfkörpern und 4-Punkt-Biegeversuche an großen Verbundprüfkörpern durchgeführt. Darüber hinaus wurde der Verbund von Stahlblech zu Beton durch eine Reihe von Ausziehtests und numerischen 3D-Modellen untersucht. Schließlich wurde jenes Betonelement, das in den gewölbten Perforationen des Stahlblechs gebildet wird, durch parametrische numerische 3D-Studien untersucht, unter der Annahme, dass es sich mechanisch als Konsole verhält. Ziel dieser Dissertation ist es, ein Stahlblechlayout vorzuschlagen, das die konventionelle Stabbewehrung in Stahlbetonplatten ersetzen könnte. Darüber hinaus werden Vorschläge für weitere Optimierungen aufgezeigt.

Deutsch

ID-Nummer:

D-21518

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Statik und Konstruktion
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Statik und Konstruktion > Fachgebiet Statik

Hinterlegungsdatum:

29 Okt 2020 06:14

Letzte Änderung:

29 Okt 2020 06:14

PPN:

Referenten:

Strauss, Assoc.Prof Alfred ; Bergmeister, Prof. Konrad ; Hofmann, Prof. Jan