Das Bruchverhalten des druckbeanspruchten Betons kann mit Hilfe des Compressive Damage Zone Models (CDZ) gut beschrieben werden. Die dazu erforderlichen Eingangsparameter wurden bereits für normalfeste und hochfeste Betone sowie für Leichtbeton ermittelt.
Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde die Anwendbarkeit des Modells für hochfeste Stahlfaserbetone mit Polypropylenfaseranteilen überprüft und mit neu bestimmten Modellparametern erweitert.
Grundlage hierfür waren umfangreiche Versuche, deren Spannungs-Dehnungslinien in Bezug auf das CDZ-Modell ausgewertet wurden.
Im Anschluss wurden Versuche durchgeführt, bei denen von bis an die Bruchlast vorbelasteten Probekörpern die Restquerzugfestigkeit bestimmt wurde. Versuchsaufbau und –ablauf werden umfassend beschrieben.
Abschließend wurden die so an Probekörpern gefundenen Parameter bei der Nachrechnung von Bauteilversuchen verwendet. Es wurden Spannungs-Dehnungs-Beziehungen aufgestellt, die das Nachbruchverhalten von Modellstützen aus hochfestem Stahlfaserbeton in Abhängigkeit der Fasergehalte beschreiben.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Das Compressive Damage Zone Model (CDZ).
- Modellbeschreibung und Absicht
- Druckversagen von Betonkörpern unter einaxialer Beanspruchung
- Grundsätzliches zum Versagensmechanismus von Beton
- Versagen infolge Längsrißbildung; Ausbildung einer Schadenszone Ld.
- Versagen infolge Schubbandausbildung
- Ermittlung der inelastischen Energie Win.
- Ws - Energie, die nach der Maximallast in den Längsrissen dissipiert wird.
- Wa Energie, die in den Längsrissen dissipiert wird.
- G-Energieanteil infolge Abgleitens auf dem Schubband.
- Wc Gesamtenergie.
- Herleitung der Parameters r, y
- Herangehensweise bei der Versuchsauswertung zentrisch gedrückter Zylinder.
- Bestimmung von E-Modul, &el, εin, den Energieanteilen Wel und Win sowie des Formbeiwertes a
- Spezifische Bruchenergie Gf, Materialkenngrößen y und r.
- Energieanteile WC, G* 1/L, Ws und Proportionalitätsfaktor k.
- Auswertung bei Probekörpern mit Schubbandausbildung
- Auswertung bei Probekörpern ohne Schubbandausbildung
- Auswertung und Beurteilung der Versuchsergebnisse zentrisch gedrückter Zylinder.
- Modellparameter aus Versuchen; Vergleich mit den Vorschlägen von Markeset
- Versuchskörper bei denen eine Schubbandausbildung zu erkennen war.
- Versuchskörper bei denen keine Schubbandausbildung vorlag
- Bewertung des Verhältnisses &in /εel und Eingang in Gleichung (8).
- Bewertung der Versuchsergebnisse für den Modellparameter k.
- Zusammenfassung der Parameter und Vorschläge für &in/&el und k
- Verhältniswert & in/el
- Parameter k.
- Bestimmung des Modellparameters k mittels der Entfestigungs-Riẞöffnungs-Beziehung nach Remmel [6] und der darauf aufbauenden Entfestigunskurve für Stahlfaserbetone nach Kützing [3].
- Zugspannungs-Rißöffnungs-Beziehung für faserfreien Beton nach [6]
- Bestimmung der Entfestigungsfunktion für einen Kiesbeton C50/60.
- Bestimmung des CDZ-Modellparameters k.
- Berücksichtigung des Verhaltens der Riẞzone bei Entlastung.
- Zugspannungs-Rißöffnungs-Beziehung für Stahlfaserbeton nach [3].
- Numerische Bestimmung des CDZ-Modellparameters k und der Bruchenergie G in Abhängigkeit des Stahlfasergehalts.
- Bestimmung des bei Stahlfaserbetonen im weggesteuerten Druckversuch umgesetzten Bruchenergieanteils
- Einfluß der Vorbelastung auf die Querzugfestigkeit
- Anwendung der CDZ-Parameter bei Bauteilversuchen
- Gegenüberstellung einiger Unterschiede der DIN 1045 und der DafStb-Richtlinie für hochfesten Beton
- Spannungs-Dehnungsbeziehungen mittig beanspruchter Druckglieder.
- Bruchverhalten und Spannungs-Dehnungs-Linie nach Simsch [16].
- Erweiterung des CDZ-Modells [1] auf eine Umschließungsbewehrung in der Druckzone nach Meyer [2]
- Spannungs-Dehnungs-Linie basierend auf dem CDZ-Modell und der Erweiterung nach Meyer
- Auswertung der durchgeführten Stützenversuche
- Überblick über die Versuchsreihe
- Darstellung und Diskussion der Versuchsergebnisse
- Spannungs-Dehnungs-Verhalten im Nachbruchbereich
- Einflußgrößen und Anwendungsgrenzen der Spannungs-Dehnungs-Funktion für mittigen Druck
- Zusammenfassung und Ausblick
- Zusammenfassung
- Ausblick
- Anwendbarkeit des CDZ-Modells für Stahlfaserbetone
- Bestimmung der Modellparameter für Stahlfaserbetone
- Vergleich der Modellparameter mit vorhandenen Werten für andere Betonarten
- Bewertung des Einflusses der Stahlfasern auf das Bruchverhalten
- Anwendung der Modellparameter bei Bauteilversuchen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Bruchmechanischen Modellierung des Druckversagens von Beton, insbesondere im Hinblick auf Stahlfaserbetone. Ziel ist es, die Anwendbarkeit des Compressive Damage Zone Models (CDZ) für diese Materialklasse zu untersuchen und die entsprechenden Modellparameter zu bestimmen.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in das Thema und erläutert das Compressive Damage Zone Model (CDZ). Kapitel 2 beschreibt die Grundlagen des Druckversagens von Beton, die Ermittlung der inelastischen Energie und die Herleitung wichtiger Modellparameter. Kapitel 3 behandelt die Versuchsauswertung zentrisch gedrückter Zylinder. Kapitel 4 analysiert die Versuchsergebnisse und bestimmt die Modellparameter für Stahlfaserbetone. Kapitel 5 befasst sich mit der Anwendung der gewonnenen Parameter bei Bauteilversuchen. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die Bruchmechanische Modellierung des Druckversagens von Beton unter Verwendung des Compressive Damage Zone Models (CDZ). Die Arbeit behandelt Stahlfaserbetone, insbesondere duktilen Hochleistungsbeton, und untersucht die Anwendung des CDZ-Modells für diese Materialklasse. Die Arbeit analysiert Versuchsergebnisse zentrisch gedrückter Zylinder und bestimmt die relevanten Modellparameter. Die Arbeit beinhaltet die Untersuchung des Einflusses der Stahlfasern auf das Bruchverhalten und die Anwendung der Modellparameter bei Bauteilversuchen.
- Arbeit zitieren
- Torsten Römer (Autor:in), 1998, Zur bruchmechanischen Modellierung des Druckversagens von Beton, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/30
