Zur Beurteilung der Festigkeitssteigerung von hochfestem Beton unter hohen Dehngeschwindigkeiten: Fid-Bau Portal

Zur Beurteilung der Festigkeitssteigerung von hochfestem Beton unter hohen Dehngeschwindigkeiten

Ortlepp, Sebastian

Untersucht wird das Materialverhalten normal- und hochfester Betone unter Impulsbelastungen mit speziellen eingeschnürten Prismen unter zentrischem Zug. Insbesondere wird dabei die Entwicklung der Festigkeitssteigerung und der Spannungs-Dehnungs-Beziehung betrachtet. Zunächst wird gezeigt, wie sich eine Longitudinalwelle während ihres Weges durch den Werkstoff Beton verändert und wie die Art der Wellenausbreitung zur Bestimmung von Materialparametern unter diesen dynamischen Bedingungen genutzt werden kann. Ausführlich werden die Möglichkeiten zur Bestimmung der Spannungs-Dehnungs-Beziehunmg unter stoßartiger Belastung diskutiert. Mit verschiedenen Untersuchungsmethoden werden unterschiedliche Materialparameter experimentell bestimmt. Für die Beschreibung des Bruchvorganges während einer Kurzzeitbelastung werden in die statischen Stoffgesetze zusätzliche Trägheitsmassen und Reibelemente implementiert. Für den Rissfortschritt wird ein kritischer, von der Dehnungsgeschwindigheit abhängiger Winkel Phi definiert, mit dem der Riss ein Zuschlagkorn erreicht und entweder ein Kornversagen oder ein Verbundversagen zur Matrix hervorruft. Aus der Spannungsgeschwindigkeit und begrenzter Rissgeschwindigkeit folgt eine begrenzte Einzelrisslänge. Aus den unterschiedlichen Rissanfangsebenen resultiert eine vergrößerte Bruchoberfläche, die die wesentliche Ursache für die Festigkeitssteigerung ist. Bei normalen Betonen erfolgt bereits bei Belastungsgeschwindigkeiten von 10^-5 bis 1 s^-1 eine erhebliche Zugfestigkeitssteigerung durch die starke Heterogenität des Materials, bei hochfesten Betonen tritt diese Erhöhung erst ab Belastungsgeschwindigkeiten über 1 s^-1 auf.