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Iron based shape memory alloys (Fe-SMA) have recently been used as active flexural strengthening material for reinforced concrete (RC) beams. Fe-SMAs are characterized by a shape memory effect (SME) which allows the recovery of previously induced plastic deformations through heating. If these deformations are restrained a recovery stress is generated by the SME. This recovery stress can be used to prestress a SMA applied as a strengthening material. This paper investigates the performance and the load deformation behavior of RC beams strengthened with mechanical end anchored unbonded Fe-SMA strips activated by sequentially infrared heating. The performance of a single loop loaded and a double loop loaded SMA strengthened RC beam are compared to an un-strengthened beam and a reference beam strengthened with commercially available structural steel. In these tests the SMA strengthened beam had the highest cracking load and the highest ultimate load. It is shown that the serviceability behavior of a concrete beam can be improved by a second thermal activation. The sequential heating procedure causes different temperature and stress states during activation along the SMA strip that have not been researched previously. The possible effect of this different temperature and stress states on metal lattice phase transformation is modeled and discussed. Moreover the role of the martensitic transformation during the cooling process on leveling the inhomogeneity of phase state in the overheated section is pointed out.

Abstract:In long-lasting mass concrete structures the desired material properties of the concrete mix to realize a durable concrete and a concrete surface without cracks conflict with each other. The requirement of concrete with high durability leads to high thermal energy release and therefore, as another consequence, to high crack risk. Crack reduction is achieved by use of concrete with low hydration energy, which on the other hand leads to a decrease in concrete durability. Besides from optimized base materials and concrete technology, a gradient material distribution in the cross-section could reduce the problem since durable concrete is needed near the surface and the requirement of low-hydration energy is located in the center of the member. A simplified model is used to investigate the possible effect of a gradient concrete material distribution in mass concrete structures on crack reduction. The results of the analysis show that gradient concrete might contribute to lowering the constraint stresses and therefore the crack risk during concrete hardening.

Bei Massenbetonbauteilen ist die Berechnung der Rissbildung und Rissbreiten umstritten. Auch die Ermittlung der Mindest bewehrung für Stahlbetonbauteile aus Massenbeton wird immer wieder kontrovers diskutiert. Sowohl die baupraktische Erfahrung als auch aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass die normgemäße Ermittlung der Mindestbewehrung nach EC2 bei Massenbeton nicht zielführend ist. Die Gefahr der Frührissbildung kann mithilfe nichtlinearer FE‐Berechnungen unter Berücksichtigung der zeitlichen Entwicklung der relevanten Materialparameter abgeschätzt werden. Versuchsergebnisse mit geeigneten Betonrezepturen sind eine solide Basis für FE‐Berechnungen zur Rissminimierung. Der vorliegende Artikel zeigt Versuchsergebnisse der zeitlichen Entwicklung von mechanischen Eigenschaften und der Hydratationswärmefreisetzung unterschiedlicher Bindemittel im Beton. Materialentwicklungsfunktionen werden anhand der Prüfergebnisse angepasst. Diese dienen als Grundlage für die Ermittlung der während der Hydratation im Beton auftretenden Spannungen und der daraus folgenden erforderlichen Mindestbewehrung. Dadurch soll ein Beitrag zur Reduktion der Mindestbewehrung geleistet werden.

Studies of intra-annual growth are particularly useful for understanding tree growth because of their high temporal resolution. This study was performed in Austria and included hourly band dendrometer data of 244 annual tree recordings from six tree species ( (L.) Karst.,  L.,  Mill.,  Mill.,  L.,  spp. ( (Matt.) Liebl.,  L.) sampled on five sites with contrasting site conditions in pure and mixed stands and on trees of different social position. Measurements encompassed 1–7 years. Cumulative diameter increment was modelled by logistic mixed-effects models with random effects at the tree and year level. The results showed large differences in seasonal growth patterns between sites, with a clearly shorter growing season at the drier sites. Species specific response on dry sites could be linked to drought characteristics, whereas response on more humid sites was related to light requirements or successional status. The deciduous trees showed earlier growth culmination and shorter growing periods than the evergreen species. Individual tree growth of  spp., , and was positively affected by mixture whereas , and showed no or adverse mixture effects. Mixture effects differed between years and social position. Furthermore, increment culmination was earlier in mixed stands, but shifts were minor. Tree growth differed by social position with dominant trees showing the largest increment and the longest growth duration, with shifts in tree growth patterns due to social position being as large as those between different sites.Picea abiesPinus sylvestrisLarix deciduaAbies albaFagus sylvaticaQuercusQuercus petraeaQuercus roburQuercusP. abiesF. sylvaticaL. deciduaP. sylvestrisA. alba

1 Einleitung Beton ist charakterisiert durch eine verhältnismäßig hohe Druckfestigkeit und eine vergleichsweise niedrige Zugfestigkeit. Um das Material möglichst effizient nutzen zu können, müssen Baustrukturen so gestaltet werden, dass hauptsächlich Druckspannungen und nur geringe Zugspannungen auftreten. Oft führen externe Lasten jedoch zu einer Biegebeanspruchung, die sich insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen negativ auswirkt. Aufgrund der kleinen statischen Nutzhöhe z. B. bei Schalentragwerken führt dies auch schon bei geringen Beanspruchungen zu relativ hohen Zugbeanspruchungen und in weiterer Folge zu Rissen. Diese sind insbesondere bei Bauteilen mit hohen optischen Anforderungen wie Fassadenplatten oder bei Bauteilen mit hohen Dichtigkeitsanforderungen wie Rohren oder Wasserbehältern problematisch. Eine Möglichkeit, höhere Biegespannungen unter Gebrauchslast rissfrei aufnehmen zu können, ist eine Vorspannung. Für dünnwandige Bauteile wird aktuell meist eine Vorspannung im sofortigen Verbund verwendet. Nachteilig ist dabei, dass die Spannglieder immer einen geradlinigen Verlauf zwischen den Spannvorrichtungen aufweisen. Eine Umlenkung wäre zwar möglich, ist aber praktisch schwer umsetzbar. Janke et al. [1] haben die Idee beschrieben, dünnwandige gekrümmte Elemente mit Formgedächtnislegierung (FGL) zu bewehren. Die Idee der Autoren ist nun, eine vorgedehnte FGL als Bewehrung zu verwenden und das gesamte Bauteil im Rahmen einer geeigneten Nachbehandlung nach Erreichen einer notwendigen Mindestfestigkeit des Betons thermisch zu aktivieren. Die Betonfestigkeit muss dabei bereits so weit entwickelt sein, dass die Vorspannkräfte aus der Formgedächtnislegierung vom Beton aufgenommen werden können, ohne dass dieser frühzeitig geschädigt Durch thermische Nachbehandlung können die Eigenschaften von Materialien gezielt beeinflusst werden. Ein Beispiel dafür ist Beton. Durch den Erwärmungsprozess können der Aushärtungsprozess beschleunigt und etwaig vorhandene puzzolanische Zuschlagstoffe zugunsten einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften aktiviert werden. Eisenbasierte Formgedächtnislegierungen reagieren unter bestimmten Umständen auch sensitiv auf Temperatureinwirkung. Eine vorab mechanisch eingeprägte Form, die beispielsweise durch Vordehnen hergestellt wird, kann durch eine thermische Behandlung wieder rückgängig gemacht werden. Wird diesem "Formgedächtniseffekt" ein Widerstand entgegengesetzt, so führt dieser zu einer Zugkraft im Metallteil, die gezielt als Vorspannung genutzt werden kann. Bewehrt man nun Beton mit Stäben oder Matten aus einer eisenbasierten Formgedächtnislegierung und behandelt die Bauteile entsprechend thermisch nach, kann ein Selbstvorspannungseffekt erzeugt werden, der sich vorteilhaft auf die Gebrauchstauglichkeit und Steifigkeit der Bauteile auswirkt. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über eine erste Machbarkeitsstudie zu diesem Ansatz. Nach einer Beschreibung der verwendeten Ausgangsmaterialien wird eine erste Serie von Dreipunktbiegeversuchen präsentiert, anhand dere...

1 Motivation Während der Hydratationsphase entstehen im erhärtenden Beton Temperaturänderungen, aus denen thermische Dehnungen resultieren. Wird die Verformung im Bauteil selbst oder durch umgebende Randbedingungen behindert, entstehen Zwangsspannungen, die zu Rissen führen können. Aktuelle Laboruntersuchungen zeigen, dass die gängige Bemessungspraxis beim Abbau von Zwangsbeanspruchungen nicht vollständig der Realität entspricht [2]. Um in Zukunft wirtschaftlich und ressourcenschonend bei der Bemessung und Errichtung von massigen Betonbauteilen vorgehen zu können, müssen die relevanten Faktoren, die sich auf die Rissbildung auswirken, erkannt und die verwendeten Materialien und Methoden gezielt optimiert werden. Im Gesamtkonzept des ressourcenoptimierten wirtschaftlichen und lebenszyklusorientierten Konstruierens gilt es, eine Betonrezeptur so dauerhaft wie möglich (hohe Festigkeit, hohe Wasserundurchlässigkeit, hohe Frostbeständigkeit etc.), jedoch auch möglichst frei von Rissen (langsame Wärmefreisetzung, geringe Gesamtenergiefreisetzung etc.), zu gestalten. Widerstandsfähiger Beton mit vielen (womöglich breiten) Rissen führt zu keinem dauerhaften Stahlbetonbauwerk (vgl. [3]). Mit numerischen Berechnungen können die Temperaturentwicklung und die Temperaturverteilung, die Entwicklung einzelner Materialeigenschaften und deren räumliche Verteilung sowie die dadurch auftretenden Dehnun-gen und Spannungen simuliert werden. Damit können Aussagen über die Rissbildung (beispielsweise über den nachfolgend näher erklärten Rissindex) getroffen werden. Neben der Beschreibung des FE-Modells zur Berechnung des Rissindex werden Berechnungsergebnisse hinsichtlich der Neigung zur Rissbildung von Betonen mit unterschiedlichen Bindemitteln sowie der Effekt unterschiedlicher Ausschalzeitpunkte (Schalung als Nachbehandlung) auf die Rissentwicklung modelliert. 2 Numerische Modellierung 2.1 Allgemeines Zur numerischen Untersuchung der auftretenden Spannungen und des Rissindex wurden dreidimensionale, nichtlineare FE-Simulationen mit dem kommerziellen FE-Softwaresystem und dem Gleichungslöser ABAQUS/ Standard [4] durchgeführt. Verwendet wurde ein thermisch-mechanisch gekoppeltes Analyseverfahren, in welchem die Temperaturentwicklung und die Spannungsentwicklung im selben Zeitschritt gelöst werden konnten. GeometrieSchutzbauwerke werden häufig auf massigen Fundamenten gegründet. Auszugsweise wurde das Verhalten einer Wand aus Massenbeton auf einem bereits erhärteten Fundament untersucht. Die Geometrie des Modells ist in Im erhärtenden Beton treten temperaturbedingt Dehnungen und/oder Spannungen auf, während sich die Materialeigenschaften Steifigkeit, Festigkeiten etc. verändern. Da sich sowohl der Widerstand als auch die Einwirkungen zeitlich verändern, kann mit Zeitverlaufsberechnungen die Rissbildung untersucht werden. In einem Forschungsprojekt zur Ressourcenoptimierung beim Bau von Stahlbetonschutzbauwerken im Wasserbau wurden der Einfluss von unterschiedlichen Bindemitteln auf die Rissbildung und die zu deren Begrenzung erforderli...

Kurzfassung Bauwerke aus Beton und Stahlbeton sind in ihrem Nutzungszeitraum entsprechend ihrer Exposition unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Frei der Witterung ausgesetzte Bauteile können beispielsweise Frost‐Tau‐beansprucht sein. Die EN 206 (Beton – Festlegungen, Eigenschaften, Herstellung und Konformität) gibt zwei Konzepte vor, um Dauerhaftigkeit gegenüber Umwelteinflüssen sicherzustellen. Einerseits kann bei einer Betonrezeptur, die empfohlene Grenzwerte der Zusammensetzung einhält, davon ausgegangen werden, dass die Beständigkeit gegeben ist. Andererseits kann diese aber auch durch Prüfung des Betons nachgewiesen werden. In diesem Artikel wird der Einfluss des Zementgehalts auf die Frost‐Tau‐Beständigkeit am Beton an einer Beispielrezeptur ermittelt. Es werden Probekörper mit vier unterschiedlichen Zementanteilen CEM III/B sowie zusätzliche Probekörper aus einem genormten Referenzbeton mit dem Bindemittel CEM II/A (Portlandhüttenzement) hergestellt. Alle Probekörper werden nach mehrwöchiger Lagerung im Wasserbad in einem Klimaschrank 56 Frost‐Tau‐Wechseln ausgesetzt und in definierten Abständen mithilfe eines Ultraschallmessgeräts auf ihre innere Gefügestörung untersucht. Durch die innere Gefügestörung kann der Einfluss des Zementgehalts auf die Frost‐Tau‐Beständigkeit zerstörungsfrei ermittelt werden. Zusätzlich werden die Betonprüfkörper durch zerstörende Prüfung hinsichtlich ihrer Schädigung durch Frost‐Tau‐Wechsel geprüft.