Zugtragverhalten von hochduktilem Beton mit Kurzfaserbewehrung unter zyklischer Beanspruchung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine
• Subject Area: Structural Engineering, Building Informatics and Construction Operation
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 216979102

Eine neue, viel versprechende Faserbetonart, der sog. hochduktile Beton mit Kurzfaserbewehrung, weist unter monotoner Zugbeanspruchung ein hohes Verformungsvermögen mit einer Bruchdehnung von bis zu 5 % auf. Die Verwendung solcher Betone im konstruktiven Ingenieurbau eröffnet qualitativ neue, vielfältige Möglichkeiten in Bezug auf die Konstruktion und Bemessung von Betonbauteilen bzw. -bauwerken sowie die Instandsetzung und Umnutzung von bestehenden Bauten. Um die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit von Bauteilen aus hochduktilem Beton unter praxisrelevanten, zyklischen Beanspruchungen zu gewährleisten, sind fundierte Kenntnisse des Ermüdungsverhaltens dieses neuen Werkstoffes und entsprechende Materialmodelle unverzichtbar. Derzeit liegen dazu nur wenige gesicherte Erkenntnisse vor. Im beantragten Projekt werden auf makroskopischer Betrachtungsebene zyklische Zug- und Zug-Druckversuche sowie Zugversuche unter Dauerlast an einem hochduktilen Beton durchgeführt. Auf mikroskopischer Ebene finden Einzelfaser-Auszugversuche statt. Alle Experimente werden von gefügemorphologischen Untersuchungen zum besseren Verständnis der Bruch- und Auszugvorgänge begleitet. Die auf der Mikroebene erzielten experimentellen Ergebnisse bilden die Basis für eine rheologische Modellierung des Einzelfaserauszugs. Durch Anwendung statistischer Methoden werden zahlreiche, auf der Mikroebene modellierte Grundelemente mit unterschiedlicher Parametrierung so kombiniert, dass die auf der Makroebene beobachteten Phänomene zutreffend abgebildet werden. Aus der rheologisch-statistischen Modellierung wird ein Stoffgesetz abgeleitet, mit dem das Materialverhalten von hochduktilem Beton bei zyklischer Zug- und Zug-Druckbelastung sowie bei dauerhafter, konstanter Zugbelastung physikalisch zutreffend abgebildet werden kann.

• DFG Programme: Research Grants