Ermüdungsverhalten von Ultra-Hochfestem Beton bei zyklischen Beanspruchungen im Druck-Zug-Wechselbereich

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Roland Niedermeier
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15583175

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München das Ermüdungsverhalten von ultrahochfestem Beton (UHPC) im Bereich baupraktisch relevanter Beanspruchungen untersucht. In klassischen kraftgeregelten, einstufigen und einaxialen Wöhlerversuchen mit gleich bleibender sinusförmiger Lastaufbringung wurden die Auswirkungen der, nach bisher vorliegenden Erkenntnissen, dominanten Einflüsse (Spannungsschwingbreite und Mittelspannung, Faserzusatz, Faserorientierung sowie Wärmebehandlung) auf das Ermüdungsverhalten von UHPC untersucht. Ziel war die Festlegung von Wöhlerlinien auf Grundlage statistischer Auswertungen. Auf der Basis der Wöhlerlinien erfolgte die Ableitung von Grenzlinien für definierte Lastwechselzahlen in Form von Goodman-Diagrammen. Die kraftgesteuerten Wöhlerversuche wurden an zentrisch belasteten UHPC-Körpern mit vorgegebenen Unter- und Oberspannungen unter Verzicht auf eine Beschränkung der Lastwechselzahl auf 2 · 10^6 (wie z. B. bei Ermüdungsversuchen mit Betonstahl üblich) durchgeführt. Insbesondere wurde überprüft, inwiefern beigegebene Fasern den im Normalfall deutlich beschleunigten instabilen Rissfortschritt wirksam verzögern können. Mit der Geschwindigkeit des instabilen Rissfortschrittes eng verknüpft ist die Frage der Versagensankündigung im Hinblick auf ein Ermüdungsversagen des Betons. Die vorliegenden, auf experimentellem und theoretischem Wege gewonnenen Erfahrungen sowohl zum Ermüdungsverhalten von Baustoffen und Bauteilen, als auch zur Ermittlung von Betonkennwerten in Verbindung mit der Umsetzung in ein Bemessungskonzept sind Bestandteile dieser Arbeit und wurden veröffentlicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Fatigue behaviour of Ultra High Performance Concrete (UHPC) under cyclic loading at a compressive-tensile stress range. In: Zingoni, A. (Ed.): Proc. of the 3rd International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC). Cape Town, South Africa, September 10-12, 2007, 2007
  Fitik, Birol; Niedermeier, Roland; Zilch, Konrad
  
• Fatigue Behaviour of Ultra High Performance Concrete (UHPC) under alternating tensile and compressive Loading. In: Eligehausen, R.; Gehlen, C. (Ed.): Proc. of 7th fib International PhD Symposium in Civil Engineering. Proc. of Stuttgart, September, 2008. IWB Universität Stuttgart, 2008
  Fitik, Birol
  
• Fatigue Behaviour of Ultra High Performance Concrete (UHPC) under alternating tensile and compressive Loading. In: Taketo, U.; Sugano, S. (Ed.): Proc. of the 8th International Symposium on the Utilization of High-Strength and High-Performance Concrete. Toshi Center Hotel, Tokyo, Japan, Oktober 27-29, 2008, Japan Concrete Institute, Tokyo, 2008
  Fitik, Birol; Niedermeier, Roland; Zilch, Konrad
  
• Fatigue Behaviour of Ultra High-Performance Concrete under cyclic stress reversal Loading. In: Fehling, E.; Schmidt, M.; Stürwald, S. (Ed.): Ultra High Performance Concrete (UHPC). Proc. of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete. University of Kassel, Germany, March 5-7, 2008 (Structural Materials and Engineering Series, 10), pp. 529–536, kassel university press, Kassel, 2008
  Fitik, Birol; Niedermeier, Roland; Zilch, Konrad
  
• Fatigue Behaviour of Ultra High-Performance Concrete under Cyclic Stress Reversal Loading. In: Denton, S.; Clark, G. (Ed.): Concrete : 21st Century Superhero. Building a sustainable future. Proc. of the. fib Symposium 2009. London, United Kingdom, June 22-24, 2009, The Concrete Society, 2009
  Fitik, Birol; Niedermeier, Roland; Zilch, Konrad
  
• UHPC-Ermüdung im Zug-Druck-Wechselbereich. In: Zilch, K.; Gehlen, C.; Heinz, D. (Ed.): DAfStb-Forschungskolloquium. Beiträge zum 50. Forschungskolloquium. München, 8./9. Oktober 2009. Technische Universität München, pp. 63–70, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V., Berlin, 2009
  Fitik, Birol
  
• Failure Models for Ultra High Performance Concrete. In: The International Federation for Structural Concrete (fib) (Ed.): Proc. of the 3rd International fib Congress and Exhibition. Incorporating the PCI Annual Convention and Bridge Conference. Washington, D.C., 2010, proceedings disk ID158
  Grünberg, Jürgen; Ertel, Christian; Lohaus, Ludger; Wefer, Maik; Curbach, Manfred; Speck, Kerstin et al.
  
• Fatigue behaviour of Ultra High Performance Concrete under Cyclic Stress Reversal Loading. In: The International Federation for Structural Concrete (fib) (Ed.): Proc. of the 3rd International fib Congress and Exhibition. Incorporating the PCI Annual Convention and Bridge Conference. Washington, D.C., 2010, proceedings disk ID20
  Fitik, Birol; Niedermeier, Roland; Zilch, Konrad
  
• Ermüdungsverhalten von ultrahochfestem Beton (UHPC) bei zyklischen Beanspruchungen im Druck-Zug-Wechselbereich. Dissertation. Technische Universität München, Institut für Baustoffe und Konstruktion; Lehrstuhl für Massivbau, München, 2012
  Fitik, Birol