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Automated detection of propagating cracks in RC beams without shear reinforcement
2024
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2024
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak03
Hauptberichter/Gutachter
; ;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-10-30
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-11147
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/997235/files/997235.pdf
Einrichtungen
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 624
Kurzfassung
Trotz umfangreicher Forschungsarbeiten zum Thema Querkrafttragfähigkeit von in Stahlbetonlängsbalken fehlt noch immer ein allgemeiner Konsens in der wissenschaftlichen Gemeinschaft über die Plausibilität der Annahmen, die in die Entwicklung der analytischen Modelle für die Schubausbreitung einfließen. In dieser Arbeit wird ein automatisiertes Risserkennungswerkzeug zur Identifizierung von Rissen und zur Charakterisierung der Risskinematik sowie der resultierenden Spannungen und Kräfte entwickelt, um den mechanischen Hintergrund des Schubversagens zu verstehen. Das vorliegende System soll einen vollständigen Einblick in die Schubrisse in längsbewehrten Betonbalken ohne Bügel geben. Darüber hinaus soll in dieser Arbeit ein analytisches Modell zur Bewertung der Querkraft-kapazität solcher Träger und den Vergleich der Kinematik des Modells mit der gemessenen Kinematik des Rissmessgeräts. Die Ergebnisse der Risskinematik, die mit dem automatischen Risserkennungswerkzeug gewonnen wurden, werden auch mit der GOM-Benutzeroberfläche verglichen, bei der die Risskinematik manuell extrahiert wird und in hohem Maße von der Erfahrung des Benutzers abhängig ist. Die Studie zielt darauf ab, die Effizienz des Anwenders und die Zuverlässigkeit von GOM zu verbessern, da die Ergebnisse von GOM aufgrund der Abhängigkeit vom Fachwissen des Anwenders mitunter unzuverlässig sind. Als Ergebnis des Risserkennungswerkzeugs lassen sich die Rissöffnung und die Gleitkinematik genau bestimmen, und es werden die Plausibilität und die Grenzen der in der Literatur existierenden konstitutiven Gesetze zur Berücksichtigung verschiedener Mechanismen, die zwischen dem Riss wirken, überprüft und Potenziale aufgezeigt. Darüber hinaus zeigt der Vergleich der Ergebnisse mit dem in Entwicklung befindlichen analytischen Modell die Grenzen des diskreten Rissmodells bei der Vorhersage des Querkrafttrag-verhaltens in längsbewehrten Betonbalken ohne Querkraftbewehrung.In spite of significant research on the topic of shear zones in the longitudinal reinforced concrete beams, still a general consensus among the scientific community regarding the plausibility on the assumptions incorporated into the development of the analytical models for shear crack propagation is missing. In this thesis, an automated crack detection tool for the identification of cracks and characterization of the crack kinematics, its stress and force resultants is developed to understand the mechanical background of shear failure. The present framework aims to provide a complete insight into the shear cracks existing in the longitudinally reinforced concrete beams without stirrups. Furthermore, the thesis aims to also develop an analytical model for evaluating the shear capacity of such beams and comparing the kinematics from the model with the measured kinematics from the crack detection tool. The crack kinematics results obtained from the automated crack detection tool are compared with those extracted manually using the GOM user interface. The manual extraction process heavily relies on user expertise, making the results from GOM sometimes unreliable. This study aims to enhance user efficiency and reduce reliance on GOM by minimizing the variability caused by user dependence. The crack detection tool enables precise measurement of crack opening and sliding kinematics. It also evaluates the validity and limitations of existing constitutive laws in the literature concerning the interactions occurring within the crack. Furthermore, a comparison with the developing analytical model reveals the limitations of the discrete crack model in accurately predicting the shear behavior of longitudinally reinforced concrete beams lacking shear reinforcement.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT030915669
Interne Identnummern
RWTH-2024-11147
Datensatz-ID: 997235
Beteiligte Länder
Germany
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