Ermüdung von Beton bei mehrachsiger und mehrstufiger Beanspruchung

Abstract

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.

Untersuchungen zur Prüfmethodik bei Dauerschwingversuchen von Betonstahl

“…Pfanner [23] sowie Heek und Mark [24] verwendeten arbeitsphysikalische Ansätze zur Modellierung der Ermüdung von Stahlbetonbauteilen. Diese Ansätze werden im Folgenden für die Betrachtung der Untersuchungen des Betonstahls übernommen.…”

Spannungsumlagerungen bei ermüdungsbeanspruchten Spannbetonbalken im numerischen Modell und Versuch

“…Im betrachteten Beispiel eines vorgespannten Biegebalkens ist diese Vereinfachung zulässig. Für beliebige Beanspruchungen ist an dieser Stelle eine Anpassung des Algorithmus notwendig .…”