A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen
Eine Vielzahl von Faktoren können das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrtem Beton bzw. von gemischt bewehrtem Beton beeinflussen. Diese sind jedoch unabdingbar, wenn die Gebrauchstauglichkeit und die Tragfähigkeit von Bauwerken in Stahlbetonbauweise beurteilt werden sollen. Die vorliegenden Ergebnisse haben gezeigt, dass genaue Kenntnisse der Bruchvorgänge bzw. Versagensmechanismen des Betons zur Beschreibung des Verformungsverhaltens erforderlich sind. Im ersten Teil der Arbeit wurden an zwei unterschiedliche Betonen 48 Zugversuche an unbewehrten Betonscheiben in den Maßen von 20x20x5 cm3 in den vier verschiedenen Spannungsverhältnissen von σ1: σ2 = 0:1; 0,25:1, 0,5:1 und 1:1 durchgerührt. Anhand der durchgeführten Versuche konnte eine Abhängigkeit der Zugfestigkeit vom Spannunpverhältnis bestimmt werden. Auf der Grundlage der Versuche wurden Bruchkriterien für das Festigkeitsverhalten für einen Beton C20/25 und C40/50 unter zweiaxialer Zugbelastung entwickelt. Ein weiteres Augenmerk lag auf der Beschreibung des Verformungsverhaltens des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung. Aufbauend auf den numerische Formulierungen von Gutsch und Hariri konnten Modelle gefunden werden, die das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von unbewehrtem Beton sehr gut widerspiegeln. Die Beschreibung des Oberganges vom linearen in den nichtlinearen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Linie kann mit den gefundenen Gleichungen bestimmt werden. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Formelapparat kann das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrtem Beton unter Berücksichtigung der Ergebnisse, dass die zweiaxiale Zugfestigkeit des Betons C20/25 der einaxialen Zugfestigkeit entspricht, die zweiaxiaie Zugfestigkeit des Betons C40/50 auf 76 % der einaxialen Zugfestigkeit sinkt, die Bruchdehnung bei beiden Betonen mit steigendem Spannungsverhältnis abnehmen und der Punkte der Nichtlinearität der Spannungs-Dehnungs-Linie mit steigendem Spannungsverhältnis abnimmt, hinreichend genau beschrieben werden. Die entwickelten Formulierungen zur Beschreibung des zweiaxialen Spannungs-Dehnungs-Verhältnisses des unbewehrten Betons und die Bruchkriterien für Beton unter zweiaxialer Zugbelastung eignen sich zar Implementierung in beliebige numerische Berechnungsverfahren. Im zweiten Teil der Arbeit sollte das Verbund- und Verformungsverhalten von gemischt bewehrten Bauteilen anhand von zwölf bauteilgroßen Probekörpern untersucht werden. Hierfür wurden die Probekörper drei verschiedenen Lastpfaden ausgesetzt. Die Versuchskörper wurden jeweils einer einaxialen bzw. einer zweiaxialen Zugbelastung ausgesetzt. Ein dritter Lastpfad beschrieb das Verformungsverhalten eines vorgeschädigten Bauteiles.
Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen
Eine Vielzahl von Faktoren können das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrtem Beton bzw. von gemischt bewehrtem Beton beeinflussen. Diese sind jedoch unabdingbar, wenn die Gebrauchstauglichkeit und die Tragfähigkeit von Bauwerken in Stahlbetonbauweise beurteilt werden sollen. Die vorliegenden Ergebnisse haben gezeigt, dass genaue Kenntnisse der Bruchvorgänge bzw. Versagensmechanismen des Betons zur Beschreibung des Verformungsverhaltens erforderlich sind. Im ersten Teil der Arbeit wurden an zwei unterschiedliche Betonen 48 Zugversuche an unbewehrten Betonscheiben in den Maßen von 20x20x5 cm3 in den vier verschiedenen Spannungsverhältnissen von σ1: σ2 = 0:1; 0,25:1, 0,5:1 und 1:1 durchgerührt. Anhand der durchgeführten Versuche konnte eine Abhängigkeit der Zugfestigkeit vom Spannunpverhältnis bestimmt werden. Auf der Grundlage der Versuche wurden Bruchkriterien für das Festigkeitsverhalten für einen Beton C20/25 und C40/50 unter zweiaxialer Zugbelastung entwickelt. Ein weiteres Augenmerk lag auf der Beschreibung des Verformungsverhaltens des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung. Aufbauend auf den numerische Formulierungen von Gutsch und Hariri konnten Modelle gefunden werden, die das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von unbewehrtem Beton sehr gut widerspiegeln. Die Beschreibung des Oberganges vom linearen in den nichtlinearen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Linie kann mit den gefundenen Gleichungen bestimmt werden. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Formelapparat kann das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrtem Beton unter Berücksichtigung der Ergebnisse, dass die zweiaxiale Zugfestigkeit des Betons C20/25 der einaxialen Zugfestigkeit entspricht, die zweiaxiaie Zugfestigkeit des Betons C40/50 auf 76 % der einaxialen Zugfestigkeit sinkt, die Bruchdehnung bei beiden Betonen mit steigendem Spannungsverhältnis abnehmen und der Punkte der Nichtlinearität der Spannungs-Dehnungs-Linie mit steigendem Spannungsverhältnis abnimmt, hinreichend genau beschrieben werden. Die entwickelten Formulierungen zur Beschreibung des zweiaxialen Spannungs-Dehnungs-Verhältnisses des unbewehrten Betons und die Bruchkriterien für Beton unter zweiaxialer Zugbelastung eignen sich zar Implementierung in beliebige numerische Berechnungsverfahren. Im zweiten Teil der Arbeit sollte das Verbund- und Verformungsverhalten von gemischt bewehrten Bauteilen anhand von zwölf bauteilgroßen Probekörpern untersucht werden. Hierfür wurden die Probekörper drei verschiedenen Lastpfaden ausgesetzt. Die Versuchskörper wurden jeweils einer einaxialen bzw. einer zweiaxialen Zugbelastung ausgesetzt. Ein dritter Lastpfad beschrieb das Verformungsverhalten eines vorgeschädigten Bauteiles.
Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen
The influence of a biaxial tensile stress on the strength and deformation behavior of concrete and mixed reinforced concrete components
Schröder, Steffen (author)
2012
245 Seiten, Bilder, Tabellen, 126 Quellen
Theses
German