Experimentell gewonnene Erkenntnisse zur Plastizität von Beton unter multiaxialem Druck

Abstract

Nichtlineare Materialmodelle für Beton sind aus theoretischer Sicht für eine Simulation von Betonkonstruktionen bis zum Versagen geeignet. Anwendungsfälle bleiben allerdings nicht selten auf die Nachrechnung bekannter Versuche beschränkt. Dabei ist eine Anpassung einer Vielzahl nicht physikalischer Modellparameter an vorhandene Versuchsergebnisse erforderlich. Eine Prognose des Bauteilverhaltens ist auf diese Weise unmöglich. Einschränkungen vorhandener Modelle werden schon bei der Simulation eines einfachen uniaxialen Würfeldruckversuchs deutlich. In Belastungsrichtung wird zwar ein realistisches Kraft‐Verformungs‐Diagramm vorhergesagt. Quer zur Lastrichtung aber werden Verformungen durch stark vereinfachende Annahmen ermittelt. In Belastungsrichtung wird der Druckbruch von Beton suggeriert, obwohl das Versagen im Experiment durch Querzugrisse zustande kommt. Dieser Beitrag liefert bisher fehlende Versuchsbeobachtungen, um die grundlegenden Annahmen der Plastizitätstheorie für Beton zu erweitern und zu verbessern. Sie enthalten die erforderlichen mehrfachen Be‐ und Entlastungen und insbesondere Verzerrungen quer zur Hauptbelastungsrichtung werden dokumentiert. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse werden neue Evolutionsgleichungen für das multiaxiale Verhalten von Beton formuliert. Der resultierende Modellansatz ist in der Lage, verschiedene multiaxiale Druckversuche abzubilden, ohne dass eine Anpassung der Modellparameter an die jeweiligen Versuchskurven erforderlich ist.

Thermo‐mechanical experiments on reinforced concrete beams: Assessing thermal, mechanical, and mixed impacts on fiber optic measurements

“…Promising investigations can be found in previous studies. 17,49,50 The local strains detected by the strain gauges in the center of the reinforcement also coincide well with the curves of both loads (100 and 300 kN).…”

“…This finding offers the conjecture that concrete cracking in detail (e.g., tension stiffening 48 ) can be further investigated using the fiber optic technique. Promising investigations can be found in previous studies 17,49,50 …”

“…12,13 These advantages have qualified fiber optics not only for practical research 14,15 but also for investigations with basic research underpinnings. [16][17][18] In addition to applications in civil engineering, this technique is gaining traction in other disciplines such as geotechnics, 19 hydrology, 20 and tunneling. 21 Unlike Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication.…”

“…FOS offer the advantage of measuring strain 9 and temperature 10,11 at a pitch of less than one millimeter and high frequency over a length of tens of meters 12,13 . These advantages have qualified fiber optics not only for practical research 14,15 but also for investigations with basic research underpinnings 16–18 . In addition to applications in civil engineering, this technique is gaining traction in other disciplines such as geotechnics, 19 hydrology, 20 and tunneling 21 .…”