Spannungs-Dehnungs-Verhalten von ultra-hochfestem Beton in Abhängigkeit von der Umschnürungswirkung (D832)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D832
- Bearbeiter: Robert Ritter
- Verantwortl. Hochschullehrer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach
- Betreuer: Kerstin Speck
- Bearbeitungszeitraum: 06/2006 - 09/2006
Thesen
- Die Mischprozedur hat Einfluss auf die Eigenschaften des ultra-hochfesten Betons. Betonagen mit unterschiedlichen Mischertypen wirken sich quantitativ auf die Festigkeiten des Betons aus.
- Mit zunehmendem Betonalter vergrößert sich der elastische Bereich. Die elastischen Grenzdehnungen werden größer, die Bruchdehnungen hingegen werden kleiner.
- Der elastische Bereich des Betons mit Fasern ist in Bezug auf die Gesamttragfähigkeit kleiner als der des Betons ohne Fasern. Die absolute elastische Grenzspannung sowie die Bruchspannung sind gegenüber dem Beton ohne Fasern jedoch höher.
- Das Schwindverhalten der Betone mit und ohne Fasern weist Gemeinsamkeiten auf. Die Schwindverformungen nehmen mit zunehmendem Betonalter ab, wobei die Verformungen des Betons ohne Fasern etwas größer ist.
- Umschnürungen eines Betonkerns erzielen eine Tragfähigkeitssteigerung sowie eine Vergrößerung des linear elastischen Bereichs des Betons.
- Aus außen liegenden Umschnürungssystemen resultiert ein größerer elastischer Bereich des Betons im Vergleich zu den innen liegenden Umschnürungssystemen.
- Starre Umschnürungsmaterialien lassen sich leichter verarbeiten und sind unempfindlicher gegenüber äußeren Einwirkungen. Weiche Umschnürungsmaterialien können in der Herstellungsphase bereits geschädigt werden, so dass ihre Umschnürungswirkung verloren geht.
- Der elastische Bereich lässt sich mit den bekannten Elastizitätsgleichungen gut abbilden. Eine präzise Abschätzung der Bruchspannung kann erst nach einer Anpassung der theoretischen Modelle erfolgen.
- Eine umschnürte Betonmatrix aus ultra-hochfestem Beton kann die aus der Hochdruckblechumformung resultierende Beanspruchungen im elastischen Bereich aufnehmen.
Zielstellung
Mit der Entwicklung von ultra-hochfestem Beton erschließen sich völlig neue Einsatzgebiete für den Betonbau. Grund dafür sind neben der hohen Festigkeit z.B. auch die große Steifig- und Dichtigkeit.
Dies macht ultra-hochfesten Beton unter anderem interessant als preisgünstigen Ersatz für formgebende Werkzeuge in der Blechumformung. In den Umformmaschinen wird prozessbedingt mit sehr hohen Drücken gearbeitet. Das Betonwerkzeug muss diesen Drücken nicht nur widerstehen, sondern darf aufgrund der geforderten Genauigkeiten und Lastwiederholungen nicht über den linear-elastischen Bereich hinaus beansprucht werden. Deshalb soll die tragfähigket durch die Erzeugung eines mehraxialen Spannungszustandes erhöht werden.
Ziel der Diplomarbeit ist die Untersuchung einiger ausgewählter Umschnürungssystems und Beurteilung hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz im Betonwerkzeug.
Neben der statischen Wirksamkeit soll auch die Herstellungstechnologie in die Betrachtung mit einbezogen werden und es soll überprüft werden, ob bekannte Bemessungsansätze auf die untersuchten Systeme übertragbar sind.
Gestützt werden diese Untersuchungen außerdem durch die Bestimmung der Umschnürungsfestigkeiten zu unterschiedlichen Betonaltern in der Mehraxialprüfmaschine und durch die Beobachtung des Schwind- und Quellverhaltens.