Bruchmechanische und fraktologische Untersuchungen zur Rissausbreitung in Beton:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Karlsruhe
Inst. für Massivbau und Baustofftechnologie
2000
|
Schriftenreihe: | Schriftenreihe des Instituts für Massivbau und Baustofftechnologie
40 |
Schlagworte: | |
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Beschreibung: | Zsfassung in engl. Sprache |
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VII
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINFUEHRUNG
1
1.1
AUSGANGSPUNKT
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
UND
ZIELSETZUNG
1
1.3
VORGEHENSWEISE
2
1.4
UEBERBLICK
3
2
LITERATURSICHTUNG
5
2.1
PHAENOMEN
DER
RISSENTWICKLUNG
IM
BETON
5
2.1.1
BETRACHTUNGSEBENEN
5
2.1.2
VERHALTEN
VON
BETON
UNTER
ZUGBEANSPRUCHUNG
6
2.2
KONZEPTE
ZUR
BESCHREIBUNG
DER
RISSENTWICKLUNG
IM
BETON
9
2.2.1
LINEAR-ELASTISCHE
BRUCHMECHANIK
(LEBM)
9
2.2.1.1
ANSAETZE
DER
LEBM
9
ENERGIE-KRITERIUM
10
SPANNUNGSINTENSITAETSKRITERIUM
11
R-KURVENKONZEPT
12
2.2.1.2
ANWENDBARKEIT
DER
LEBM
AUF
BETON
14
2.2.2
NICHTLINEAR-ELASTISCHE
BRUCHMECHANIK
(NLBM)
15
2.2.2.1
MODELLE
DES
AEQUIVALENTEN
ELASTISCHEN
RISSES
16
TWO
PARAMETER
MODEL
16
SIZE
EFFECT
MODEL
18
2.2.2.2
MULTIFRACTAL
SCALING
LAW
20
2.2.2.3
KOHAESIONSRISS-MODELLE
22
2.2.3
VERGLEICH
UND
DISKUSSION
DER
BRUCHMECHANISCHEN
MODELLE
24
2.3
EXPERIMENTELLE
BESTIMMUNG
BRUCHMECHANISCHER
KENNWERTE
VON
BETON
26
2.3.1
MATERIALKENNWERTE
FUER
DIE
MODELLE
DES
AEQUIVALENTEN
ELASTISCHEN
RISSES
26
2.3.1.1
COMPLIANCE-METHODE
27
2.3.1.2
SIZE
EFFECT-METHODE
29
2.3.2
MATERIALKENNWERTE
FUER
DIE
KOHAESIONSRISS-MODELLE
31
2.3.3
DISKUSSION
UND
SCHLUSSFOLGERUNGEN
32
2.4
EINFLUSSPARAMETER
AUF
DIE
BRUCHMECHANISCHEN
STOFFKENNWERTE
35
2.4.1
PRUEFKOERPERGROESSE
36
2.4.2
VERSUCHSART
37
2.4.3
BETONZUSAMMENSETZUNG
38
2.4.4
TEMPERATUR
39
2.4.5
BELASTUNGSGESCHWINDIGKEIT
41
2.4.6
FEUCHTEZUSTAND,
NACHBEHANDLUNG
42
2.4.7
FOLGERUNGEN
FUER
DIE
EIGENEN
UNTERSUCHUNGEN
43
2.5
NUMERISCHE
METHODEN
ZUR
SIMULATION
DER
RISSENTWICKLUNG
IM
BETON
44
2.5.1
MAKROSKOPISCHE
MODELLE
44
2.5.1.1
KONZEPT
DES
DISKRETEN
RISSES,
FICTITIOUS
CRACK
MODEL
44
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
2.5.1.2
KONZEPT
DES
VERSCHMIERTEN
RISSES,
CRACK
BAND
MODEL
46
2.5.2
MESOSKOPISCHE
MODELLE
47
2.5.3
SCHLUSSFOLGERUNGEN
49
2.6
THERMISCHE
BEANSPRUCHUNG
VON
BETONBAUTEILEN
49
3
EXPERIMENTELLE
BRUCHMECHANISCHE
UNTERSUCHUNGEN
53
3.1
EINFUEHRUNG
53
3.2
VERSUCHSPROGRAMM
53
3.2.1
ZUSAMMENSETZUNG
UND
GRUNDEIGENSCHAFTEN
DER
BETONE
54
3.2.2
HERSTELLUNG
UND
NACHBEHANDLUNG
55
3.2.3
PRUEFKOERPER
UND
VERSUCHSARTEN
56
3.2.4
TEMPERATUREN
UND
DEHNUNGSGESCHWINDIGKEITEN
59
3.2.5
UEBERBLICK
UEBER
DAS
VERSUCHSPROGRAMM
59
3.3
VERSUCHSAUFBAU
UND
-DURCHFUEHRUNG
61
3.3.1
EINACHSIGE
ZUGVERSUCHE
62
3.3.2
BIEGEZUGVERSUCHE
64
3.4 VERSUCHSERGEBNISSE
66
3.4.1
EINACHSIGE
ZUGVERSUCHE
AN
UNGEKERBTEN
PRISMEN
66
3.4.1.1
EINFLUSS
DER
BETONZUSAMMENSETZUNG
UND
DER
NACHBEHANDLUNG
66
3.4.1.2
EINFLUSS
DER
PRUEFTEMPERATUR
UND
DER
DEHNUNGSGESCHWINDIGKEIT
68
3.4.2
EINACHSIGE
ZUGVERSUCHE
AN
GEKERBTEN
PRISMEN
70
3.4.2.1
EINFLUSS
DER
LASTEINTRAGUNGSART
71
3.4.2.2
EINFLUSS
DER
BETONZUSAMMENSETZUNG
UND
DER
NACHBEHANDLUNG
73
3.4.2.3
EINFLUSS
DER
PRUEFTEMPERATUR
UND
DER
VERFORMUNGSGESCHWINDIGKEIT
74
3.4.3
BIEGEZUGVERSUCHE
77
3.5
ZUSAMMENFASSUNG
80
4
FRAKTOLOGISCHE
UNTERSUCHUNGEN
83
4.1
EINFUEHRUNG
83
4.2
GRUNDLAGEN
DER
FRAKTALEN
GEOMETRIE
84
4.3
STAND
DER
KENNTNISSE
IN
DER
BETONTECHNOLOGIE
88
4.4
EIGENE
FRAKTOMETRISCHE
UNTERSUCHUNGEN
89
4.4.1
MESSTECHNIK
90
4.4.1.1
STREIFENPROJEKTIONSVERFAHREN
90
4.4.1.2
KONFOKALES
LASER-RASTER-MIKROSKOP
91
4.4.2
BESTIMMUNG
DER
RAUHEIT
UND
DER
FRAKTALEN
DIMENSION
92
4.4.2.1
CUBE
COUNTING-METHODE
92
4.4.2.2
GRID
SCALING-METHODE
94
4.4.3
UEBERBLICK
UEBER
DAS
UNTERSUCHUNGSPROGRAMM
97
4.4.4
ERGEBNISSE
DER
FRAKTOMETRISCHEN
UNTERSUCHUNGEN
98
4.4.4.1
EINFLUSS
DER
BETONZUSAMMENSETZUNG
UND
DER
NACHBEHANDLUNG
98
4.4.4.2
EINFLUSS
DER
PRUEFTEMPERATUR
UND
DER
BELASTUNGSGESCHWINDIGKEIT
102
4.4.5
ANMERKUNGEN
ZUR
BEURTEILUNG
DER
RISSENTWICKLUNG
IM
BETON
ANHAND
103
FRAKTOMETRISCHER
UNTERSUCHUNGEN
4.5
GENERIEREN
DER
KUENSTLICHEN
BRUCHFLAECHEN
104
4.5.1
ZIELE DER
ERZEUGUNG
KUENSTLICHER
BRUCHFLAECHEN
104
4.5.2
MITTELPUNKTVERSCHIEBUNGS-METHODE
106
INHALTSVERZEICHNIS
IX
4.5.2.1
ERZEUGUNG
KUENSTLICHER
RISSPROFILE
106
4.5.2.2
ERZEUGUNG
KUENSTLICHER
BRUCHFLAECHEN
108
4.5.3
BERUECKSICHTIGUNG
DES
UNGEBROCHENEN
ZUSCHLAGES
-
KRATER-HUEGEL-METHODE
111
4.5.4
ANWENDUNGSBEISPIEL
DER
GENERIERUNG
KUENSTLICHER
RISSPROFILE
FUER
EINE
113
FE-ANALYSE
4.6
ZUSAMMENFASSUNG
117
5
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
DER
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
119
5.1
EINFLUSS
DER
BETONZUSAMMENSETZUNG
UND
DER
NACHBEHANDLUNG
119
5.1.1
VERLAUF
DER
SPANNUNGS-DEHNUNGSBEZIEHUNGEN
UND
MIKRORISSBILDUNG
119
5.1.2
BRUCHENERGIE
G
F
UND
BRUCHVERHALTEN
121
5.2
EINFLUSS
DER
TEMPERATUR
123
5.2.1
ZUGFESTIGKEIT
UND
ELASTIZITAETSMODUL
123
5.2.2
NICHTLINEARER
ANTEIL
DER
BRUCHDEHNUNG
126
5.2.3
BRUCHENERGIE
G
F
UND
BRUCHVERHALTEN
127
5.3
EINFLUSS
DER
BELASTUNGSGESCHWINDIGKEIT
130
5.3.1
ZUGFESTIGKEIT
UND
ELASTIZITAETSMODUL
130
5.3.2
NICHTLINEARER
ANTEIL
DER
BRUCHDEHNUNG
133
5.3.3
BRUCHENERGIE
G
F
UND
BRUCHVERHALTEN
135
5.4
BRUCHMECHANISCHES
VERHALTEN
VON
BETON
UND
DIE
BESCHAFFENHEIT
VON
136
BETONBRUCHFLAECHEN
6
NUMERISCHE
UNTERSUCHUNGEN
139
6.1
EINLEITUNG
139
6.2
VERWENDETE
GRUNDMODELLE
140
6.2.1
ALLGEMEINES
140
6.2.2
KONZEPT
DES
YYSINGLE
FIXED
CRACK
"
-
RECHENMODELL
A
142
6.2.3
KONZEPT
DES
YYROTATING
CRACK
"
-
RECHENMODELL
B
145
6.3
KONVENTIONELLE
BERECHNUNGEN
147
6.3.1
ALLGEMEINES
147
6.3.2
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
EINFLUSS
DER
VERSUCHSART
AUF
DIE
148
BRUCHMECHANISCHEN
STOFFKENNWERTE
6.3.2.1
NACHRECHNUNG
DER
EINACHSIGEN
ZUGVERSUCHE
-
148
EINFLUSS
DER
KERBUNG
6.3.2.2
EINFLUSS
DER
LASTEINTRAGUNGSART
IM
EINACHSIGEN
ZUGVERSUCH
151
6.3.2.3
SIMULATION
DER
BIEGEZUGVERSUCHE
157
6.3.2.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE
ZUM
EINFLUSS
158
DER
VERSUCHSART
AUF
DIE
BRUCHMECHANISCHEN
STOFFKENNWERTE
6.3.3
SENSITIVITAETSANALYSE
ZUM
EINFLUSS
DER
VARIATION
DER
BRUCHMECHANISCHEN
160
STOFFKENNWERTE
6.3.4
SCHLUSSFOLGERUNGEN
162
6.4
BERECHNUNGEN
ANHAND
DES
MODELLS
DES
HETEROGENEN
KONTINUUMS
163
6.4.1
ALLGEMEINES
163
6.4.2
DARSTELLUNG
DES
MODELLS
164
6.4.3
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
MODELLVERHALTEN
166
6.4.3.1
EINFLUSS
DER
STREUBREITE
DER
ZUGFESTIGKEIT
166
X
INHALTSVERZEICHNIS
6.4.3.2
EMPFINDLICHKEIT
DES
MODELLS
GEGENUEBER
DER
FEINHEIT
170
DES
FE-NETZES
6.4.33
EINFLUSS
DER
FE-FORMULIERUNG
DES
RISSES
ALS
YYFIXED
CRACK"
BZW.
172
YYROTATING
CRACK
"
6.43.4
STATISTISCHE
BETRACHTUNG
DER
RECHENERGEBNISSE
174
6.4.4
NUMERISCH-PHAENOMENOLOGISCHE
UNTERSUCHUNGEN
176
6.4.4.1
LOKALISIERUNG
DES
VERSAGENS
176
6.4.4.2
EINFLUSS
DER
LASTEINTRAGUNGSART
IN
EINACHSIGEN
ZUGVERSUCHEN
180
6.4.4.3
VERLAUF
DES
RISSPFADES
183
6.4.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
DISKUSSION
184
7
STOFFGESETZE
FUER
THERMISCH
BEANSPRUCHTEN
BETON
189
7.1
EINFUEHRUNG
189
7.2 EINFACHES
STOFFGESETZ
190
7.2.1
GRUNDSAETZLICHE
UEBERLEGUNGEN
190
7.2.2
ABLEITUNG
DES
STOFFGESETZES
194
7.2.3
ANWENDUNGSBEISPIELE
UND
VERIFIKATION
198
7.2.3.1
NACHRECHNUNG
DER
BIEGEZUGVERSUCHE
198
7.2.3.2
NUMERISCHE
SIMULATION
DES
BAUTEILVERHALTENS
UNTER
199
TEMPERATURSCHOCK
UND
BAUTEILVERSUCH
7.3
ERWEITERTES
STOFFGESETZ
205
7.3.1
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
ERWEITERTE
STOFFGESETZ
205
7.3.2
HERLEITUNG
DES
STOFFGESETZES 206
7.3.2.1
RHEOLOGISCH-STATISTISCHES
WERKSTOFFINODELL
206
7.3.2.2
BESTIMMUNG
DER
BEIWERTE
FUER
DIE
STOFFGESETZLICHEN
BEZIEHUNGEN
212
7.3.3
UEBERPRUEFUNG
DES
ERWEITERTEN
STOFFGESETZES
217
7.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
DISKUSSION
222
8
ZUSAMMENFASSUNG
225
LITERATURVERZEICHNIS |
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