Bauwerksmessungen versus Rechenkonzepte zur Beurteilung von Spannstahlermüdung in Betonbrücken

Beton und Stahlbetonbau

2019

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Betonstrukturen wie Verkehrsflächen oder Industrieböden sind zyklischen Beanspruchungen aus Verkehr oder Maschinenvibrationen ausgesetzt. Zur Abschätzung der Ermüdungslebensdauer dienen Wöhlerlinien, die in der Regel experimentell an Referenzprobekörpern bei einachsiger Beanspruchung konstanter Frequenz, Amplitude und Oberspannung validiert werden. Unter realen Betriebsbedingungen treten Einwirkungen jedoch häufig mehrachsig und mit variabler Lasthöhe auf, sodass die im Zeitverlauf progressiv zunehmende Materialschädigung rechnerisch zu akkumulieren ist. In der Praxis hat sich dazu die lineare Akkumulationsregel nach Palmgren‐Miner etabliert, obwohl diese bekannte Effekte aus der Belastungsreihenfolge vernachlässigt. Im Beitrag wird zunächst das Wöhlerkonzept durch Einführung einer Vergleichsspannung auf mehrachsige Spannungszustände erweitert und anschließend ein modifizierter Schädigungsakkumulationsansatz entwickelt, welcher die Auswirkungen von Be‐ und Entlastungen mehrstufiger Lastprozesse auf verbleibende Bruchlastspielzahlen berücksichtigt. Der Ansatz wird anhand von Literaturdaten verifiziert und in Form eines Bemessungshilfsmittels zur praktischen Nutzung aufbereitet. Die Anwendung ist am Beispiel demonstriert.

Section: Schädigungsakkumulation In Mehrstufigen Lastprozessenunclassified

Ermüdung von Beton bei mehrachsiger und mehrstufiger Beanspruchung

Heek

Beton und Stahlbetonbau

2019

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“…For this purpose, the Palmgren‐Miner rule, often just called Miner's rule, is well established. It introduces a nondimensional damage variable D that sums damage increments from D = 0 at an initial state to D = 1 at the calculative failure …”

Section: Accumulation Of Damage At Multistage Loadingsmentioning

confidence: 99%

Multiaxial and variable amplitude fatigue of concrete

Heek

Civil Engineering Design

2019

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Concrete structures are often exposed to cyclic loads induced by traffic or machine vibrations. To assess fatigue lifes, SN curves serve, which are usually validated by experiments. During testing, reference specimens are exposed to uniaxial and constant amplitude fatigue. However, under real operating conditions loads occur multiaxially and with alternating amplitude and frequency. Thus, the progressively increasing material damage has to be mathematically captured. In this regard, Palmgren‐Miner's linear accumulation rule is well established, although it neglects distinct sequence effects. In the article, the SN concept is first extended to multiaxial stress states by introducing an equivalent stress under the notion of isotropic damage. Then, a modified damage accumulation procedure is developed taking into account effects of loading and unloading on residual numbers of cycles to failure in multistage loading processes. The new approach is verified to experimental data taken from the literature and elaborated to a design chart. An example demonstrates the practical application.

“…In den EU‐Staaten sind Schätzungen zufolge mehr als 60 % des gesamten Bestands zu ertüchtigen oder zu erneuern . Insbesondere Infrastrukturbauwerke wie Brücken weisen infolge stark angestiegener Verkehrslasten einen kritischen Zustand auf .…”

Section: Introductionunclassified

“…Ein gezieltes Hervorrufen von Bauwerksreaktionen durch Temperaturinduktion ist im Bauingenieurwesen bisher nicht gebräuchlich. Jedoch sind Simulationen von Temperaturfeldern und deren Bauwerksreaktionen vielfach erforscht. Eine aktive Nutzung von Temperaturen erfolgt nur vereinzelt, z.…”

Section: Introductionunclassified

Verstärken von Stahlbetontragwerken mit Temperaturinduktion

Löschmann

Clauß

Beton und Stahlbetonbau

2020

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Nachträgliche Verstärkungen wirken nicht für Eigengewichte. Ohne ein Anheben oder Vorspannen bleiben durch sie erzeugte Spannungen im Bestand eingeprägt und lagern sich erst bei erheblicher Rissbildung auf die Verstärkung um. Zur Lösung wird hier eine Temperierung von außen vorgeschlagen (Temperaturinduktion). Sie ist nutzbar für statisch unbestimmte Tragwerke und dient der Verstärkung der Biegetragfähigkeit mit nachträglich eingeschlitzter Bewehrung. Grundprinzip ist das planmäßige Einbringen von Temperaturgradienten. Damit lassen sich Schnittgrößen beliebig verändern. Die Eigengewichtsmomente werden derart mit induzierten Zwangsspannungen aus der Temperatur überlagert, dass die zu verstärkenden Bereiche entlastet sind. Es folgen Verstärkung und Rückgang der Temperierung. Die Verstärkung ist dann bereits für die Aufnahme des Eigengewichts wirksam. Die Methode wird an einem Zweifeldträger im Labor umgesetzt und für die Verstärkung der Stützbewehrung bei hohen bzw. geringen Eigenlasten demonstriert.