Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Modellbildung zum rissbreitenabhängigen Tragverhalten von Stahlfaserbeton unter Biegebeanspruchung
Stahlfasern beeinflussen das Zugtragverhalten von Beton in der Regel erst nach Rissbildung signifikant. Zur experimentellen Bestimmung des Tragverhaltens nach Erreichen der Zugfestigkeit werden meist einfach durchzuführende Biegezugversuche an balkenförmigen Probekörpern verwendet. Um daraus das einachsige Zugtragverhalten zu gewinnen, ist eine geeignete Modellvorstellung des Biegetragverhaltens von Stahlfaserbeton erforderlich. Ein solches Modell wird in dieser Arbeit entwickelt. Dazu wird zunächst eine mechanisch begründete, funktionale Beschreibung des einachsigen Zugtragverhaltens hergeleitet. Aufbauend auf dem charakteristischen Auszugverhalten einzelner Stahlfasern aus der Betonmatrix wird für den Stahlfaserbeton die diskrete Kraftübertragung durch Fasern zwischen den Rissflanken über die Rissfläche verschmiert und in Abhängigkeit von der Rissbreite als Spannung aufgefasst. Als maßgebende Parameter für diese Spannungs-Rissbreiten-Beziehung werden zwei Wirksamkeitsfaktoren eingeführt. Während der erste Faktor Einflüsse aus Fasermenge, -orientierung und Verbundspannung quantifiziert, werden über den zweiten Faktor der faserspezifische Formverbund und degradierende Vorgänge aus Faserreißen und einer Schwächung des Verbunds durch lokales Versagen der Betonmatrix berücksichtigt. Mit dieser Materialbeschreibung wird im Rahmen einer numerischen Parameterstudie mit dem FE-Programm ABAQUS das Biegetragverhalten von Stahlfaserbetonbalken in Abhängigkeit von Geometrie- und Materialparametern untersucht. Es zeigt sich, dass aufgrund der Verformungslokalisierung im Biegeriss ein Diskontinuitätsbereich im Umfeld des Rissquerschnitts entsteht. Während außerhalb dieses Bereiches die Regeln der Technischen Biegelehre für schlanke Balken anwendbar sind, trifft im Inneren insbesondere das Ebenbleiben der Querschnitte nur noch eingeschränkt zu.
Modellbildung zum rissbreitenabhängigen Tragverhalten von Stahlfaserbeton unter Biegebeanspruchung
Stahlfasern beeinflussen das Zugtragverhalten von Beton in der Regel erst nach Rissbildung signifikant. Zur experimentellen Bestimmung des Tragverhaltens nach Erreichen der Zugfestigkeit werden meist einfach durchzuführende Biegezugversuche an balkenförmigen Probekörpern verwendet. Um daraus das einachsige Zugtragverhalten zu gewinnen, ist eine geeignete Modellvorstellung des Biegetragverhaltens von Stahlfaserbeton erforderlich. Ein solches Modell wird in dieser Arbeit entwickelt. Dazu wird zunächst eine mechanisch begründete, funktionale Beschreibung des einachsigen Zugtragverhaltens hergeleitet. Aufbauend auf dem charakteristischen Auszugverhalten einzelner Stahlfasern aus der Betonmatrix wird für den Stahlfaserbeton die diskrete Kraftübertragung durch Fasern zwischen den Rissflanken über die Rissfläche verschmiert und in Abhängigkeit von der Rissbreite als Spannung aufgefasst. Als maßgebende Parameter für diese Spannungs-Rissbreiten-Beziehung werden zwei Wirksamkeitsfaktoren eingeführt. Während der erste Faktor Einflüsse aus Fasermenge, -orientierung und Verbundspannung quantifiziert, werden über den zweiten Faktor der faserspezifische Formverbund und degradierende Vorgänge aus Faserreißen und einer Schwächung des Verbunds durch lokales Versagen der Betonmatrix berücksichtigt. Mit dieser Materialbeschreibung wird im Rahmen einer numerischen Parameterstudie mit dem FE-Programm ABAQUS das Biegetragverhalten von Stahlfaserbetonbalken in Abhängigkeit von Geometrie- und Materialparametern untersucht. Es zeigt sich, dass aufgrund der Verformungslokalisierung im Biegeriss ein Diskontinuitätsbereich im Umfeld des Rissquerschnitts entsteht. Während außerhalb dieses Bereiches die Regeln der Technischen Biegelehre für schlanke Balken anwendbar sind, trifft im Inneren insbesondere das Ebenbleiben der Querschnitte nur noch eingeschränkt zu.
Modellbildung zum rissbreitenabhängigen Tragverhalten von Stahlfaserbeton unter Biegebeanspruchung
Strack, Mathias (Autor:in)
2007
146 Seiten, Bilder, Tabellen, 150 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Modellbildung zum rissbreitenabhängigen Tragverhalten von Stahlfaserbeton unter Biegebeanspruchung
| UB Braunschweig | 2007
Modellbildung zum rissbreitenabhängigen Tragverhalten von Stahlfaserbeton unter Biegebeanspruchung
| TIBKAT | 2007
Tragverhalten von Stahlfaserbeton
| UB Braunschweig | 1999