Verbundverhalten von HPC und Bewehrungsstahl bei Ermüdung (Datenbasis)
Inhaltsverzeichnis
Projektdaten
| Titel | Title Verbundverhalten von HPC und Bewehrungsstahl unter Ermüdungsbeanspruchung (Datengrundlage für Vortrag 7. IPW, Delft) | Bond behaviour of HPC and reinforcing steel under fatigue loading (data base for lecture at 7th IPW, Delft) Förderer | Funding Institut für Massivbau, TU Dresden | DAfStb Zeitraum | Period 2009 Leiter | Project manager Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach Bearbeiter | Contributor Dr.-Ing. Lars Eckfeldt |
Bericht aus dem Jahrbuch 2009
Biostatistik und Verbundermüdung
Vor der Verwendung von hochfestem Beton (HPC) für ermüdungsbeanspruchte Bauteile, z. B. im Brückenbau, war zu klären, inwieweit das sprödere Material zu einem schnelleren Verbundversagen führen kann. Dazu wurden in der ersten Projektphase eine Reihe von Ausziehversuchen an kurzen Verbundlängen geplant und ausgeführt. Die Probekörper sind einfachen statischen Verbundlasten und konstanten, hochzyklischen Zugschwellbelastungen bis zu 1 Million Lastwechseln ausgesetzt worden. Variiert wurden auch Betondeckung und Bewehrungsdurchmesser. Die Amplitude und die sogenannte Mittelspannung wurden relativ zur statischen Verbundversagensspannung bestimmt, wobei die maximale Verbundspannung 55 %, 70 % oder 85 % der Versagensspannung betragen hat. Im Ergebnis der ersten Projektphase wurde festgestellt, dass das Verbundverhalten von HPC unter Ermüdung nicht signifikant schlechter ist als für Normalbeton.
Auswertung mit Hilfe biostatistischer Methoden
Die begrenzte Parametrisierung, das generelle Versuchsende bei 1 Million Lastwechsel und vereinzelte Zensierungen nach unerwarteten Betonstahlbrüchen erschwerten erheblich Modellbildung und Auswertung. Biostatistische Methoden der Überlebenszeitanalyse ermöglichen die detaillierte Modellbildung unter solchen Randbedingungen. Dafür ist die Zeitachse in die Lastwechselzahl zu übersetzen und den Daten ein Zensur- bzw. Trunkierungsstatus hinzuzufügen. Zusätzlich wurde eine Randomisierung und Transformation der Longitudinaldaten in Datendupel vorgenommen, die den Überlebensstatus auf möglichen Beobachtungshorizonten quasiunabhängig zeigen. Aus den Daten konnten mit logistischen Regressionsmodellen Funktionen für Smith- und Wöhlerdiagramme abgeleitet werden, die direkt auf gewünschte Überlebenswahrscheinlichkeiten zielen. Kaplan-Meier-Schätzungen der Überlebensfunktion halfen beim Abschätzen des Einflusses der Zensierungen. Das im Diagramm dargestellte Cox-PH-Modell zeigt deutlich, dass die verbesserten Materialeigenschaften des HPC (Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul) sogar zu einer Steigerung der mittleren Überlebenszeit führen können. Eine relativ höhere Unterspannung bei konstantem Oberspannungsniveau führt zu einer höheren Schädigungsrate.
Veröffentlichung
Eckfeldt, L.; Curbach, M.: Application of Biostatistics in the Analysis of Fatigue Data in Bond Research. Proceedings of the 7th IPW, Delft, 2009, 26 Seiten.