Georgios GaganelisUltra-light Hybrid Concrete-Steel Beams | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISBN: | 978-3-8440-7328-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Reeks: | Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau Uitgever: Prof. Dr.-Ing. R. Breitenbücher, Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Höffer, Univ.-Prof. Dr. Markus Knobloch, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Mark en Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes Bochum | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Subreeks: | Lehrstuhl für Stahlbeton- und Spannbeton | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 2020,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Trefwoorden: | structural concrete; opology optimization; lightweight design; environmental impact; truss design; UHPC; fibers; CO2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Soort publicatie: | Dissertatie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Taal: | Engels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pagina's: | 164 pagina's | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gewicht: | 243 g | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formaat: | 21 x 14,8 cm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bindung: | Softcover | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prijs: | 48,80 € / 61,10 SFr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verschijningsdatum: | April 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kopen: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.2370/9783844073287 (Online-Publicatie-Document) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Download: | Beschikbare online documenten voor deze titel: U heeft Adobe Reader, nodig, om deze bestanden te kunnen bekijken. Hier vindt u ondersteuning en informatie, bij het downloaden van PDF-bestanden. Let u er a.u.b. op dat de online-bestanden niet drukbaar zijn.
Gebruikersinstellingen voor geregistreerde online-bezoekers Hier kunt u uw adresgegevens aanpassen en uw documenten inzien.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aanbevelen: | Wilt u dit boek aanbevelen? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Recensie-exemplaar | Bestelling van een recensie-exemplaar. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlinking | Wilt u een link hebben van uw publicatie met onze online catalogus? Klik hier. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Samenvatting | An optimization strategy for finding resource-efficient alternative designs to conventional RC structures is developed and validated experimentally on the example of a simple RC beam. The optimized structures are shaped and designed according to the flow of forces and thus with minimum material amounts. They preserve both load-bearing capacity and stiffness while significantly reducing weight and CO2 emissions. An efficient topology optimization approach is developed taking into account the compression affinity of concrete and the tension affinity of steel. The optimization problem is formulated to maximize the structural stiffness while limiting the total amount of material to a fraction of the initial design domain’s volume. The approach is applied to a conventional RC beam loaded in 4-point bending. Its load-deflection curve, the maximum load and its weight serve as reference. The design resulting from the optimization yields a truss-like structure made of longitudinally stressed compression and tension struts consisting of concrete and steel, respectively. It is converted into two alternatives, namely a RC truss structure and a hybrid concrete-steel (HCS) truss structure made of ultra-high performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) and sectional steel type S 355 for the tension struts. No concrete cover is applied to the latter. Weight is reduced by 53 % and 83 % by the RC and the HCS truss structure, respectively. Experiments reveal that the optimized structures have a significantly higher stiffness while exhibiting a similar load-bearing capacity compared to that of the reference beam. Moreover, they reduce the material-induced CO2 emissions of the initial RC design by 40–44 %. |