A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
Mehraxiales mechanisches Ermüdungsmodell von Ultra-Hochfestem Beton. Experimentelle und analytische Untersuchungen
Die baustofflichen Vorteile und Besonderheiten von UHPC gegenüber Normalbeton erlauben konstruktive Lösungen mit deutlich geringerem Eigengewicht und aufgelösten Strukturen. Diese sind allerdings erheblich anfälliger für dynamische Anregungen und Ermüdungsbeanspruchungen als Massivbauten. Da bei UHPC-Konstruktionen sowohl vorwiegend einaxiale Beanspruchungen in stabförmigen Bauteilen als auch mehraxiale Beanspruchungen in kompakten Bauteilen sowie bei Einleitung konzentrierter Kräfte auftreten, wird das Ermüdungsverhalten von UHPC experimentell und analytisch untersucht. Durch Auswertung von Hauptmeridianversuchen (rotationssymmetrische Spannungs- und Verzerrungszustände) werden die Parameter für ein räumliches mechanisches Modell für UHPC mit anisotroper Schädigung bestimmt. Im Dreiphasenmodell werden sowohl sprödes als auch duktiles Baustoffverhalten durch charakteristische Verläufe der Hauptmeridiane, insbesondere des Druckmeridians der Bruchumhüllenden beschrieben. Die anisotrope Ermüdungsschädigung wird im Hauptspannungsraum durch unterschiedliche Schädigungsraten für den Zug- bzw. Druckmeridian berücksichtigt. In dynamischen Untersuchungen werden die Parameter für die anisotrope Schädigung bestimmt. Die einaxialen statischen Versuche zeigten, dass eine Faserverstärkung mit glatten, hochfesten Mikrostahlfasern keinen Einfluss auf die statische Druckfestigkeit hat. Auch durch Zugabe von Stahlfasern konnte bei einem Fasergehalt von 2,5 Vol.-% noch keine ausreichende Duktilitätssteigerung festgestellt werden. Die einaxialen Ermüdungsversuche ergaben, dass für das Ermüdungsverhalten von UHPC eine lineare Approximation nicht ausreichend ist. Die Kornzusammensetzung, die Unterlast und die Belastungsfrequenz haben erhebliche Auwirkungen. Der bei Normalbeton bekannte dreiphasige Schädigungsverlauf kann für UHPC anhand der Zunahme der irreversiblen Stauchungen und der Abnahme der Steifigkeit bestätigt werden. Aufgrund der dichten Packung und der damit einhergehenden Versprödung konnte eine Verkürzung der Phasen I und III bei UHPC jeweils auf ca. 3%- 5% der Bruchlastspielzahl beobachtet werden. Erste mehraxiale Versuche haben gezeigt, dass sich der Druckmeridian auf der Bruchumhüllenden mit dem entwickelten Dreiphasenmodell beschreiben lässt. Infolge einer Querdruckbeanspruchung ergibt sich ein duktileres Materialverhalten von UHPC im Vergleich zu den spröden Eigenschaften bei einaxialer Beanspruchung. Die aus den Experimenten gewonnenen Parameter und die Verzerrungsentwicklungen sollen als Grundlage für die Implementation des räumlichen mechanischen Materialmodells für nichtlineare Finite Element-Analysen verwendet werden.
Mehraxiales mechanisches Ermüdungsmodell von Ultra-Hochfestem Beton. Experimentelle und analytische Untersuchungen
Die baustofflichen Vorteile und Besonderheiten von UHPC gegenüber Normalbeton erlauben konstruktive Lösungen mit deutlich geringerem Eigengewicht und aufgelösten Strukturen. Diese sind allerdings erheblich anfälliger für dynamische Anregungen und Ermüdungsbeanspruchungen als Massivbauten. Da bei UHPC-Konstruktionen sowohl vorwiegend einaxiale Beanspruchungen in stabförmigen Bauteilen als auch mehraxiale Beanspruchungen in kompakten Bauteilen sowie bei Einleitung konzentrierter Kräfte auftreten, wird das Ermüdungsverhalten von UHPC experimentell und analytisch untersucht. Durch Auswertung von Hauptmeridianversuchen (rotationssymmetrische Spannungs- und Verzerrungszustände) werden die Parameter für ein räumliches mechanisches Modell für UHPC mit anisotroper Schädigung bestimmt. Im Dreiphasenmodell werden sowohl sprödes als auch duktiles Baustoffverhalten durch charakteristische Verläufe der Hauptmeridiane, insbesondere des Druckmeridians der Bruchumhüllenden beschrieben. Die anisotrope Ermüdungsschädigung wird im Hauptspannungsraum durch unterschiedliche Schädigungsraten für den Zug- bzw. Druckmeridian berücksichtigt. In dynamischen Untersuchungen werden die Parameter für die anisotrope Schädigung bestimmt. Die einaxialen statischen Versuche zeigten, dass eine Faserverstärkung mit glatten, hochfesten Mikrostahlfasern keinen Einfluss auf die statische Druckfestigkeit hat. Auch durch Zugabe von Stahlfasern konnte bei einem Fasergehalt von 2,5 Vol.-% noch keine ausreichende Duktilitätssteigerung festgestellt werden. Die einaxialen Ermüdungsversuche ergaben, dass für das Ermüdungsverhalten von UHPC eine lineare Approximation nicht ausreichend ist. Die Kornzusammensetzung, die Unterlast und die Belastungsfrequenz haben erhebliche Auwirkungen. Der bei Normalbeton bekannte dreiphasige Schädigungsverlauf kann für UHPC anhand der Zunahme der irreversiblen Stauchungen und der Abnahme der Steifigkeit bestätigt werden. Aufgrund der dichten Packung und der damit einhergehenden Versprödung konnte eine Verkürzung der Phasen I und III bei UHPC jeweils auf ca. 3%- 5% der Bruchlastspielzahl beobachtet werden. Erste mehraxiale Versuche haben gezeigt, dass sich der Druckmeridian auf der Bruchumhüllenden mit dem entwickelten Dreiphasenmodell beschreiben lässt. Infolge einer Querdruckbeanspruchung ergibt sich ein duktileres Materialverhalten von UHPC im Vergleich zu den spröden Eigenschaften bei einaxialer Beanspruchung. Die aus den Experimenten gewonnenen Parameter und die Verzerrungsentwicklungen sollen als Grundlage für die Implementation des räumlichen mechanischen Materialmodells für nichtlineare Finite Element-Analysen verwendet werden.
Mehraxiales mechanisches Ermüdungsmodell von Ultra-Hochfestem Beton. Experimentelle und analytische Untersuchungen
Grünberg, Jürgen (author) / Lohaus, Ludger (author) / Ertel, Christian (author) / Wefer, Maik (author)
Beton- und Stahlbetonbau ; 102 ; 388-398
2007
11 Seiten, 14 Bilder, 19 Quellen
Article (Journal)
German
Zum Fügen von Ultra-Hochfestem Beton (UHPC) durch Verkleben. Grundlegende Untersuchungen
| Tema Archive | 2007