Grundlagenermittlung für die energiebasierte Modellierung der Betonermüdung

Moderne hochfeste Betone ermöglichen schlanke Konstruktionen, die jedoch gleichzeitig anfälliger sind für Schwingungen, z. B. weitgespannte Brücken. Für solche Konstruktionen wird der Ermüdungswiderstand des Betons maßgebend für die Tragwerksauslegung und damit für die Realisierung solcher Bauwerke. Für die Bauwerke des klassischen Massivbaus mit ihren massigen Querschnitten war der Ermüdungswiderstand dagegen kaum relevant. Dementsprechend war diese Thematik lange Zeit nicht Gegenstand der Forschung. Somit bestehen heute noch erhebliche Wissenslücken zu den Schädigungsmechanismen und der adäquaten Modellierung des Ermüdungsverhaltens von Beton. Aufgrund seiner heutigen Relevanz ist die Untersuchung und Beschreibung des Ermüdungswiderstands derzeit von zentralem wissenschaftlichen Interesse.

Am Institut für Baustoffe besteht eine hinsichtlich ihres Umfangs einmalige Messdatenbasis aus Ermüdungsversuchen der vergangenen 10 Jahre. In diesem Projekt werden ausgewählte Messdaten hinsichtlich der auftretenden Dehnungen und Steifigkeiten systematisch ausgewertet, um so grundlegende Erkenntnisse zum Materialverhalten von Beton unter Ermüdungsbeanspruchung bzw. zu den Mechanismen, die zur Ermüdungsschädigung führen, zu ermitteln. Dabei werden sowohl baustoffliche als auch prüftechnische Einflüsse auf das Ermüdungsverhalten von Beton betrachtet. Es werden insbesondere auch die Hysteresekurven der Dehnungen ausgewertet. Anhand dieser Hysteresekurven sollen die dissipierte Energie sowie ihre Energieanteile für die betrachteten Einflüsse quantifiziert und verglichen werden. Mit Hilfe dieser Auswertungsdaten werden bestehende energiebasierte Modelle hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bewertet und anschließend weiterentwickelt. Ziel ist es, eine physikalisch begründete Abbildung des Ermüdungsschädigungsverhaltens von Beton mit Hilfe energiebasierter Modelle unter Berücksichtigung bestehender Einflüsse zu ermöglichen.