Dehnungsgeschwindigkeitsabhängiger Bruch eines Kragträgers aus Beton: Fid-Bau Portal

Dehnungsgeschwindigkeitsabhängiger Bruch eines Kragträgers aus Beton

Ozbolt, Josko / Reinhardt, Hans-Wolf

Es ist bekannt, dass die Belastungsgeschwindigkeit das Bauteilverhalten stark beeinflusst. Zwei Einflüsse sind dafür verantwortlich: (1) das zeitabhängige Wachstum von Mikrorissen und (2) das Kriechen des Betons zwischen den Rissen. Bei quasispröden Werkstoffen wie Beton ist der erste Einfluss bei sehr hohen Belastungsgeschwindigkeiten maßgebend (harter Stoß). Jedoch ist der zweite Einfluss für geringere Belastungsgeschwindigkeiten wichtiger. In dem Beitrag wird ein dehnungsgeschwindigkeitsabhängiges Modell vorgestellt, das auf der Theorie der Aktivierungsenergie von Bindungsbrüchen beruht. Es wird in das Microplane-Modell implementiert. Dieses Modell wird dann in einer numerischen Studie des Bruchverhaltens eines Kragträgers aus unbewehrtem Beton angewandt, der mit unterschiedlichen Belastungsgeschwindigkeiten beansprucht wird. Der Träger besteht einmal aus normalfestem Beton (NFB) und hochfestem faserbewehrtem Beton (HFB). Diese werden unter statischer und dynamischer 3D-FE-Berechnung analysiert. Bei der statischen Berechnung wird ein implizites Verfahren verwendet. Die dynamische Berechnung erfolgt durch den Ansatz einer direkten Integrationsmethode des expliziten Typs. Die Ergebnisse der Studien zeigen, dass die Belastungsgeschwindigkeit einen signifikanten Einfluss auf die Höchstlast und das Bruchverhalten der Träger hat. Allgemein gilt, je höher die Belastungsgeschwindigkeit, umso höher der Trägerwiderstand. Für relativ niedrige Belastungsgeschwindigkeiten versagt der Träger unter Biegung (Mode-I Bruchart), jedoch bei höheren Belastungsgeschwindigkeiten ändert sich die Bruchart in einen diagonalen Scherbruch (Mixed Mode Bruchart). Für hohe Belastungsgeschwindigkeiten ist der Einfluss der Berechnungsart (statisch oder dynamisch) von sehr großem Einfluss auf das Ergebnis. Der Grund sind Trägheitskräfte, die bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten entscheidend werden.