Experimentelle Langzeituntersuchungen zur Dauerstandfestigkeit sind für routinemäßige Prüfungen im allgemeinen nicht praktikabel. Im vorliegenden Beitrag wird ein Weg aufgezeigt, der die Bewertung der Dauerstandfestigkeit auf der Grundlage eines Kurzzeitprüfverfahrens ermöglicht. Zur Quantifizierung struktureller Änderungen werden die makroskopischen Verformungen und Spannungen herangezogen, wobei die sphärischen und deviatorischen Anteile separat untersucht werden. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Dauerstandfestigkeit, die als eine elementare Gefügeschwelle verstanden wird, an einachsig auf Druck belasteten Probekörpern untersucht, wenngleich die Bewertung weiterer Beanspruchungskonstellationen grundsätzlich möglich ist. Auf der Basis der an Porenbeton durchgeführten Untersuchungen läßt sich feststellen, daß beanspruchungsbedingte Strukturänderungen in Zusammenhang mit der Lastgeschichte zu sehen sind. Für Beanspruchungen, die nicht größer als ca. 40 % der Druckfestigkeit sind, ist der Einfluß der Lastgeschichte auf das Materialverhalten praktisch vernachlässigbar. Anhand des für irreversible Gestaltänderungen dissipierten Anteils der Formänderungsenergie ergibt sich, daß strukturelle Änderungen durch entsprechend hohe Vorbelastungen vorweggenommen werden können und daß sich ein großer Anteil der Strukturänderungen bereits nach vergleichsweise kurzer Belastungsdauer vollzieht. Die Kompressibilität des Porenbetons ändert sich belastungsabhängig. Bereits kurzzeitige Überlastungen oberhalb der Dauerstandgrenze sind von signifikanten Änderungen der Kompressionssteifigkeit begleitet. Das qualitative Tragverhalten des Porenbetons, das bei Beanspruchungen oberhalb der Dauerstandfestigkeit grundsätzliche Änderungen erfährt, läßt sich so bereits im Kurzzeitversuch mit Hilfe der Kompressionssteifigkeit abgrenzen. Die Auswertungen für Normalbeton weisen auf analoges Verhalten hin.
Abstract. In the paper, experimental results of tension member tests are used as a basis from which to develop an extended tension stiffening model for reinforced concrete, with emphasis on the specific concrete damage and the developments of residual deformations depending on the structural loading. Two characteristics are contained in the proposed model: one describes the residual deformation behaviour along the reinforcement accounting for the cracks that cannot be closed completely, while the other describes the degradation of the concrete stiffness. Within context of non-linear analysis, the model is incorporated into an analytical approach, based on the LAGRANGE principle of minimum of total potential energy. The mechanical problem is solved with the application of the mathematical optimisation, using energy principles formulated as a kinematic formulation and transforming them into non-linear optimisation problems. It was demonstrated, that this approach is eminently suitable for analysing pre-damaged or pre-loaded reinforced concrete crosssections under cyclic loading.
The fatigue strength of concrete is lower than its static strength. An attempt was made to accelerate the destabilisation process due to microcracking by the application of fatigue loads. The aim of this was to get ready access to information about concretes sustained loading strength. The fatigue strength of autoclaved aerated concrete (AAC) was observed by applying cyclic loads to unreinforced cylinders. AAC was found to be less sensitive to fatigue loads than lightweight concrete. The fatigue tests were supplemented by tests using sustained loads. It could be assumed that the behaviour under both static and fatigue loads was comparable with that of lightweight and normal concrete. A substantial influence of load duration was found, especially at high load levels.
The fatigue strength of concrete is lower than its static strength. An attempt was made to accelerate the destabilisation process due to microcracking by the application of fatigue loads. The aim of this was to get ready access to information about concrete's sustained loading strength. The fatigue strength of autoclaved aerated concrete (AAC) was observed by applying cyclic loads to unreinforced cylinders. AAC was found to be less sensitive to fatigue loads than lightweight concrete. The fatigue tests were supplemented by tests using sustained loads. It could be assumed that the behaviour under both static and fatigue loads was comparable with that of lightweight and normal concrete. A substantial influence of load duration was found, especially at high load levels.
Bei nichtlinearem Materialverhalten lassen sich die Dehnungen und Normalspannungen in Stabquerschnitten meist nicht mehr mit den Ansätzen der elementaren Festigkeitslehre bestimmen. Vielfach werden numerische Lösungen mit Hilfe der Methode der finiten Elemente u. ä. ermittelt. Im allgemeinen sind dabei nichtlineare Gleichungssysteme zu lösen. Im vorliegenden Beitrag wird eine alternative Problemformulierung und Problemlösung auf der Grundlage des Prinzips vom Minimum des Gesamtpotentials und der nichtlinearen Optimierung verwendet. Die Formänderungsenergie geht direkt in das Berechnungsmodell ein. Dadurch lassen sich Besonderheiten des Materialverhaltens ohne prinzipielle Modifikationen des Berechnungsmodells erfassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß allgemein verfügbare mathematische Standardsoftware eingesetzt werden kann.
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