Faserbeton unter hochdynamischer Einwirkung: Fid-Bau Portal

Faserbeton unter hochdynamischer Einwirkung

Fuchs, Maximilian / Keuser, Manfred / Schuler, Harald / Thoma, Klaus

Hochdynamische Einwirkungen wie schnelle Stoßbeanspruchungen und Detonationsbelastungen auf Bauwerke und Bauteile stellen in der Regel außergewöhnliche Lastfälle dar. Im Zuge sicherheitspolitischer Überlegungen gewinnt deren Betrachtung im konstruktiven Ingenieurbau zunehmend an Bedeutung. Neben der Berücksichtigung bei Bemessung und Konstruktion von Bauteilen ergibt sich auch die Notwendigkeit der Entwicklung und Optimierung neuer Baustoffe gegen hochdynamische Einwirkungen. Dabei hat sich in Hinblick auf eine zuverlässige Schutzwirkung die Zugabe von Fasern für Betonkonstruktionen als unverzichtbar erwiesen. Es werden Versuche zum Verhalten von Faserbeton unter hochdynamischen Einwirkungen vorgestellt, die am Ernst-Mach-Institut (EMI) in Freiburg sowie an den Instituten für Werkstoffe des Bauwesens und Konstruktiven Ingenieurbau der Universität der Bundeswehr München durchgeführt wurden. Durch Spallationsversuche am Hopkinson Bar konnte für den Bereich sehr hoher Dehnraten nachgewiesen werden, dass eine Faserzugabe die dynamischen Eigenschaften von Beton maßgeblich verbessert, indem eine deutliche Zugfestigkeitssteigerung erzielt wird. In der Folge zeigten anwendungsorientierte Beschussversuche die Erhöhung des Beschusswiderstands von Schutzplatten aus Beton durch Faserzugabe. Kurze Stahlfasern in Kombination mit Polypropylenfasern bieten dabei einen sehr guten Kompromiss zwischen Verarbeitbarkeit und Beschusswiderstand. Ein zukünftiger Forschungsschwerpunkt ist neben der weiteren Optimierung der Betonzusammensetzung insbesondere die Untersuchung des Einflusses der Orientierung der Fasern auf die Festigkeitssteigerung und die Verbesserung des Nachbruchverhaltens. Eine optimale Betonrezeptur für alle Anwendungsfälle (etwa für Schutzplatten, Silo-Anlagen, Containments und ähnliches) lässt sich pauschal nicht angeben. Sie hängt von einer Vielzahl verschiedenartiger Einflussfaktoren ab. Diese betreffen nicht nur den Baustoff und die Konstruktion auf der Widerstandsseite, sondern werden maßgeblich durch Art, Größe und Intensität der Einwirkung charakterisiert. Die im hochdynamischen Versuch vielfach zugrunde gelegten konstanten Dehngeschwindigkeiten sind allerdings nicht zwingend repräsentativ für praktisch relevante Bedingungen. Dies ist meist durch den Versuchsaufbau bedingt und stellt ein grundsätzliches, für den an dieser Stelle betrachteten Faserbeton nicht spezielles Problem dar.