Beschleunigte Untersuchungen zur Betonermüdung bei sehr hohen Lastwechselzah­len

Projektdaten

Bericht aus dem Jahrbuch 2012

Beschleunigung von Betonermüdungsversuchen

Die durch die Energiewende stetig wachsende Anzahl an Windenergieanlagen für die Energiegewinnung in Deutschland erfordert eine wirtschaftliche und dauerhaft sichere Bemessung dieser Anlagen gegen ein Ermüdungsversagen. Windenergieanlagen sind stark dynamisch beanspruchte Bauwerke mit bis zu 10⁹ Lastwechseln bei einer geplanten Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren.

Das Verhalten von Beton bei einer Anzahl von mehr als 2 Millionen Lastwechseln ist aber derzeit noch nicht hinlänglich erforscht. Hauptgrund ist, dass Belastungsversuche im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen ≥ 10⁷ in der bisher durchgeführten Form äußerst zeitaufwendig sind. Deshalb werden in dem vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb) geförderten Forschungsprojekt verschiedene Möglichkeiten im Hinblick auf eine Verkürzung der Prüfzeit von Betonprobekörpern bei sehr hohen Lastwechselzahlen untersucht.

Das aktuelle Forschungsvorhaben gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im derzeit in Bearbeitung befindlichen Arbeitspaket 1 werden an 10er Würfeln aus Beton C 30/37 Druckversuche unter einer Schwellbelastung mit 10⁶ Lastwechseln bei Prüffrequenzen von 5, 10 und 50 Hz durchgeführt. Durch den Einsatz von Temperatursensoren im Inneren des Würfels werden zudem Erkenntnisse über den Temperaturverlauf während der dynamischen Beanspruchung gewonnen, um abzuklären, ob sich die Probekörper während des Versuchs erwärmen, was im jungen Betonalter möglicherweise eine Festigkeitssteigerung bewirken könnte.

Die Prüfung der Probekörper erfolgt durch eine sinusförmige, kraftgesteuerte Druckschwellbelastung. Die Höhe der zyklischen Schwellbelastung wurde anhand der zuvor durchgeführten Druckversuche unter ruhender Belastung bestimmt. Das Schwingspiel wurde, ausgehend vom Mittelwert der Bruchfestigkeit, mit einer Oberlast von 80 % sowie einer Unterlast von 60 % festgelegt. Die Schwingungsamplitude beträgt somit 20 %. Während der dynamischen Beanspruchung der Prüfkörper wurde bisher nur ein geringer Anstieg der Temperatur im Inneren des Würfels festgestellt. Ob die Veränderung des Temperaturverhältnisses von innen zu außen jedoch ausschließlich aus der Druckschwellbeanspruchung resultiert, kann bisher noch nicht vollständig belegt werden.