Verbesserte Vorhersage der Kettenwirkung von Stahlbetonstrukturen durch verbessertes Materialmodell für Bewehrungsstäbe

• Das bilineare Ingenieurspannungs-Dehnungs-Modell für Bewehrungsstäbe schwächt die numerische Vorhersage der Kettenwirkung (CTA) ab. • Das vorgeschlagene EnSSC-Modell verwendet zwei Skalare zur Berücksichtigung von Einschnürung und Bruch des Bewehrungsstabs. • Die mit dem EnSSC-Modell vorhergesagten Last-Verformungs-Reaktionen stimmen eng mit den Experimenten überein. • Das EnSSC-Modell verbessert die Vorhersagen der Energieabsorption und der Grenztragfähigkeit erheblich. • ENSSC erreicht eine stufenweise Übereinstimmung zwischen numerischer und experimenteller Rissinitiierung, -ausbreitung und -mustern. Der progressive Kollapswiderstand von Stahlbetonstrukturen (RC), die einer Stützenentfernung unterliegen, wird durch großverformbare Mechanismen bestimmt, die vom Nachstreckverhalten des Bewehrungsstahls getrieben werden. Dieses Papier bewertet, wie die Wahl der Darstellung des Stahl-Ingenieurspannungs-Dehnungs-Verhaltens im Vergleich zum wahren Spannungs-Dehnungs-Verhalten mit Einschnürung und Bruch die numerischen Verhaltensvorhersagen beeinflusst, und vergleicht diese Vorhersagen mit veröffentlichten Testdaten von RC-Trägern, Rahmen und Platten-Träger-Teilsystemen unter Stützenentfernungsszenarien. Es wurde ein drei-linearer konstitutiver Materialmodell für Bewehrungsstäbe entwickelt, basierend auf dem wahren Spannungs-Dehnungs-Verhalten, das das bilineare Modell verbessert und eine Enhanced Stress-Strain Curve (EnSSC) schafft. Das vorgeschlagene Modell ist einfach, relativ leicht zu etablieren und verwendet Kalibrierungskoeffizienten, um Parameter des Ingenieurspannungs-Dehnungs-Verhaltens in wahre Parameter umzuwandeln. Die Ergebnisse zeigen, dass Ingenieurspannungs-Dehnungs-Modelle ohne Einschnürung und Bruch Duktizität und maximale Kapazität konsequent unterschätzen. Umgekehrt liefern verbesserte Spannungs-Dehnungs-Modelle mit expliziter Einschnürung und Bruch deutlich bessere Übereinstimmung mit experimentellen Last-Verformungs-Kurven. Die verbesserte Genauigkeit ist am stärksten in der kettenwirkungsdominierten Phase ausgeprägt, in der große Zugdehnungen des Stahls die Grenztragfähigkeit bestimmen. Die Studie zeigt, dass die Integration der vorgeschlagenen verbesserten Stahl-Spannungs-Dehnungs-Kurve in das numerische Modell die numerische Vorhersage der Kettenwirkung erheblich verbessert, was zu besseren Schätzungen der Energieabsorption und genaueren Simulationen des Verhaltens von RC-Strukturen bei progressiven Kollaps-Szenarien führt. Daher kann das vorgeschlagene verbesserte Stahlmodell zu robusteren und zuverlässigeren numerischen Simulationen führen.