Zur bruchmechanischen Modellierung des Druckversagens von Beton

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

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.

• 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

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.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Compressive Damage Zone Model (CDZ)?

Das CDZ-Modell ist ein bruchmechanisches Modell zur Beschreibung des Versagensverhaltens von Beton unter Druckbeanspruchung, das insbesondere die Ausbildung von Schadenszonen berücksichtigt.

Wie beeinflussen Stahlfasern das Bruchverhalten von Beton?

Stahlfasern erhöhen die Duktilität und die Resttragfähigkeit des Betons nach der Rissbildung, indem sie Energie dissipieren und das unkontrollierte Wachstum von Rissen bremsen.

Was wurde in der Diplomarbeit speziell untersucht?

Die Arbeit prüfte die Anwendbarkeit des CDZ-Modells für hochfeste Stahlfaserbetone mit Polypropylenfaseranteilen und bestimmte neue Modellparameter durch umfangreiche Zylinderdruckversuche.

Was versteht man unter Schubbandausbildung bei Beton?

Schubbandausbildung ist ein Versagensmechanismus, bei dem sich unter Drucklast schräge Gleitflächen im Material bilden, was zum endgültigen Bruch des Probekörpers führt.

Welche Rolle spielt die Umschließungsbewehrung?

Die Arbeit erweitert das CDZ-Modell auf Bauteile mit Umschließungsbewehrung, um das Nachbruchverhalten von Stützen realitätsnah in Spannungs-Dehnungs-Linien abzubilden.