Analyse und Beschreibung des dynamischen Zugtragverhaltens von ultra-hochfestem Beton

Ein Ziel der Materialforschung ist die Erhöhung der Widerstandfähigkeit von Werkstoffen, auch bei extremen Einwirkungen. Für stahlfaserbewehrten ultra-hochfesten Beton wird ein mesomechanischer Modellansatz entwickelt, der ausgehend von quasi-statischer Zugbelastung auch das hochdynamische Zugtragverhalten berechnen kann. Dabei werden die Faserwirkung und die Betonentfestigung separat analysiert und beschrieben und dann im Modell zusammengeführt.

Der Schutz von Bauwerken gewinnt aufgrund der steigenden Tendenz des Eintretens von extremen Einwirkungen zunehmend an Bedeutung. Konstruktionen Beton sind im Bauwesen elementar. Jedoch ist die Schutzwirkung von normalfestem Beton stark begrenzt. Der mit Stahlfasern bewehrte ultra-hochfeste Beton (UHPC) ist eine Möglichkeit, den gestiegenen Anforderungen des baulichen Schutzes gerecht zu werden. Die vorliegende Arbeit stellt die Ergebnisse einer systematischen Analyse des Zugtragverhaltens mit Hilfe von experimentellen und numerischen Methoden dar. Das Ergebnis ist ein mesomechanischer Modellansatz, der das Zugspannungs-Rissöffnungs-Verhalten von einaxial beanspruchten UHPC sowohl unter quasi-statischer als auch unter hochdynamischer Belastung berechnet. Darin wird das Verhalten des nicht bewehrten Betons sowie des Fasermaterials separat analysiert, mathematisch beschrieben und schließlich zusammengeführt. Mittels experimenteller und analytischer Nachweisverfahren wird gezeigt, dass der Modellansatz nicht nur für den Referenz-UHPC sondern auch für variierende Fasergehalte und Faserlängen anwendbar ist.