Gefüge- und eigenspannungskontrolliertes Ermüdungsverhalten von geripptem Betonstabstahl
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entwicklung moderner Betonstabstähle wurde in den 1960er und 1970er Jahren maßgeblich vorangetrieben. Dazu gehörte die Einführung unterschiedlicher Oberflächengeometrien (z.B. sichelförmige Querrippen). Mit der Einführung dieser Geometrien nahm die Dauerschwingfestigkeit von Betonstabstählen in Dauerschwingversuchen ab. Zugleich nahm die Streuung der Ergebnisse zu. Eine gesamtheitliche Betrachtung der Zusammenhänge zwischen Dauerschwingverhalten, Herstellgang, Gefüge, Eigenspannungen und Oberflächengestalt fand bisher nicht statt. Diese Lücke sollte mit dem beantragten Forschungsvorhaben geschlossen werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zeigen, dass Querrippen an der Betonstabstahloberfläche hohe Spannungskonzentrationen hervorrufen und Ermüdungsrisse stets an Orten höchster Spannungskonzentrationen auftreten. Die Spannungskonzentrationen werden sowohl von der makroskopischen Geometrie der Rippe als auch von der mikroskopischen Geometrie der Oberfläche hervorgerufen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Lebensdauer von Betonstabstählen durch herstellbedingte Zugeigenspannungen im Bereich der Querrippen herabgesetzt wird. Variationen der Lebensdauer lassen sich in Teilen mutmaßlich auf mikro- und makroskopische Geometrievariationen der Betonstabstahloberfläche sowie auf Variationen des Eigenspannungszustandes zurückführen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Prediction of process induced microstructure evolution, transformation plasticity and residual stresses in steel reinforcing bars, MSE Conference, Germany, 2020.
C.H. Wölfle, C. Krempaszky & E. Werner
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An implicit integration scheme with consistent tangent modulus for Leblond’s model of transformation-induced plasticity in steels. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 34(1), 321-340.
Wölfle, Christoph Hubertus; Krempaszky, Christian & Werner, Ewald
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Structure and thermomechanically induced stress concentration in ribbed reinforcing bars. International Conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting (ACEX): St. Julian’s, Malta, 2021.
Robl, T.; Wölfle, C.H.; Hameed, M.Z.; Krempaszky, C. & Werner, E.
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Notch stress analysis on reinforcing steel bars using FE-simulations considering surface topography and structure properties. Current Perspectives and New Directions in Mechanics, Modelling and Design of Structural Systems, 219-220. CRC Press.
Rappl, S. & Osterminski, K.
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Mechanical and Surface Geometric Properties of Reinforcing Bars and Their Significance for the Development of Near-Surface Notch Stresses. Mathematics, 11(8), 1910.
Rappl, Stefan; Shahul, Hameed Muhammed Zubair; Krempaszky, Christian & Osterminski, Kai
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Thermoelasto-Plastic Modeling of Structural Steel: A Parameter Study on Residual Stress Concentrations in Ribbed Reinforcing Bars. Advanced Structured Materials, 569-582. Springer Nature Switzerland.
Robl, Tobias; Krempaszky, Christian & Werner, Ewald
