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Ermüdungsverhalten von hochfestem Beton unter Wasser

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[Quelle: http://d-nb.info]

Das Ermüdungsverhalten von Beton ist sehr komplex, auch nach mehr als 100 Jahren Ermüdungsforschung existieren Wissenslücken, die eine sichere Beurteilung des Ermüdungswiderstands erschweren. Eine solche Wissenslücke stellt der Einfluss des Wassers auf den Ermüdungswiderstand von Beton dar. Bekannt ist nur, dass der Ermüdungswiderstand unter Wasser niedriger ausfällt als in trockener Umgebung. Welche Mechanismen dafür verantwortlich sind, ist unbekannt. Das Ziel der Arbeit ist die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von hochfestem Beton unter Wasser. Darüber hinaus sollen in der Literatur genannte Hypothesen zum Wassereinfluss überprüft und ein Modellansatz zur Beschreibung und quantitativen Abschätzung des Wassereinflusses auf das Ermüdungsverhalten entwickelt werden. Das Ermüdungsverhalten wird systematisch für druckschwellbeanspruchten hochfesten Beton mit konsequent unter Wasser gelagerten und geprüften zylindrischen Proben im Vergleich zu trocken gelagerten und geprüften untersucht. Betrachtet wird der Wassereinfluss für unterschiedliche bezogene Oberspannungen und Probengrößen sowie zusätzlich für einen verhinderten Wasserzutritt von außen während der zyklischen Beanspruchung. Die Auswertungen der Ermüdungsuntersuchungen fokussieren sich neben den Bruchlastwechselzahlen auf die Dehnungs- und Steifigkeitsentwicklung und die dissipierte Energie. Für die Dehnung, die sich infolge der zyklischen Belastung im Ermüdungsversuch ergibt, wird angenommen, dass sie aus mechanischen, hygrischen, thermischen, elastischen, viskosen, und plastischen Anteilen besteht. Diese Dehnungsanteile werden auf den Einfluss der Wasserlagerung und Prüfung unter Wasser untersucht. Hierfür werden ergänzende Kriechversuche und Trocknungsschwindversuche durchgeführt. Der Wassereinfluss wird anhand der Dehnungs- und Steifigkeitsentwicklung und der dissipierten Energie deutlich. Die Ergebnisse zeigen, dass ein erhöhter Wassergehalt im Betongefüge infolge der Lagerung und Prüfung unter Wasser und einer verminderten Austrocknungsgeschwindigkeit in trockener Umgebung zu einem beschleunigten Schädigungsfortschritt führt. Die ermittelten mittleren Bruchlastwechselzahlen werden im Zusammenhang mit Wöhlerlinien in vorhandenen Regelwerken für die Ermüdungsbemessung ausgewertet. Für hochfeste Betone wird der Ermüdungswiderstand unter Wasser durch die in den Regelwerken etablierten Wöhlerlinien nur unzureichend beschrieben. Zur Berücksichtigung des Wassereinflusses in Regelwerken wird ein Vorschlag auf Basis der eigenen und der in der Literatur dokumentierten Versuche entwickelt.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Claudia Lösch, Philip Rieseberg
Infraleichtbeton
Entwurf, Konstruktion, Bau
2018, 214 S., zahlr. Abb. und Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Infraleichtbeton ist ein sehr leichter Beton, der sowohl die tragende als auch die wärmedämmende Funktion der Gebäudehülle in einem monolithischen Material vereint und damit eine gestalterisch anspruchsvolle und nachhaltige Bauweise ermöglicht. Die Erkenntnisse aus langjähriger Forschung zum Einsatz von Infraleichtbeton im Geschosswohnungsbau sind in diesen Leitfaden eingeflossen. Die Autoren stellen Ansätze für den materialgerechten Entwurf, die konstruktive Durchbildung und die Bemessung vor. Sie bieten darüber hinaus einen Überblick über bauphysikalische Eigenschaften des Materials sowie Hinweise zur Bauausführung. Mit diesem Handbuch steht erstmals eine Planungshilfe für Planer, Bauherren und Baufirmen, die mit diesem neuartigen Hochleistungsleichtbeton arbeiten möchten, zur Verfügung.

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Fernando Acosta Urrea, Frank Dehn, Lothar Stempniewski
Influence of elevated temperatures up to 100 °C on the mechanical properties of concrete
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 84
Dissertationsschrift
2018, 272 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Experiments to characterize the effects of moisture content and temperature on the mechanical properties of concrete were conducted. Based on these experiments, a new overall material model capable of predicting the mechanical behaviour of concrete subject to elevated temperatures up to 100 °C was developed. The material model estimates the time, temperature and moisture dependency of the compressive and tensile strength, creep and shrinkage of concrete.

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Chemischer Angriff auf Beton - Prüfverfahren zur Bewertung des Säurewiderstands von Beton
DBV-Heft, Band 41
Fassung Mai 2017.
2017, 27 S., 12 Abb., 4 Tab., Softcover

 

 

In den letzten Jahren wurden diverse Prüfverfahren und Methoden entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von Beton bzw. Bindemittel hinsichtlich des Widerstands gegenüber betonaggressiven Einwirkungen beurteilen zu können. Ein wesentliches Ziel von Prüfverfahren zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit von Baustoffen ist, die im Laufe der Nutzungsdauer zu erwartenden Einwirkungen auf den Baustoff realitätsnah abzubilden. Dazu sind die Prüfparameter auf die im jeweiligen Anwendungsbereich vorherrschenden Umgebungs- und Randbedingungen anzupassen. Daneben sind auch die Bewertungskriterien individuell unter Berücksichtigung der im Einzelfall geforderten Nutzungsdauer eines Bauwerks festzulegen. Eine systematische Zuordnung von adäquaten Prüfverfahren bzw. Prüfparametern und Bewertungskriterien für die verschiedenen Anwendungsbereiche im Betonbau, in denen betonaggressive Einwirkungen auftreten, ist mit Ausnahme von Einzelfällen bislang nicht vorhanden. Daneben stellt sich in der Praxis immer wieder das Problem, das Angriffspotenzial der Umgebung eines Bauwerks prüftechnisch zu erfassen und zu bewerten. In Ergänzung zum DBV-Merkblatt "Chemischer Angriff auf Beton - Empfehlungen zur Prüfung und Bewertung" (Fassung Mai 2017) werden im DBV-Heft 41 "Chemischer Angriff auf Beton - Prüfverfahren zur Bewertung des Säurewiderstands von Beton" bisher nicht in Normen geregelte, aber in Deutschland durchaus gängige Prüfverfahren zur Beurteilung des Säurewiderstands von Beton zusammengestellt und in Bezug auf die wesentlichen Prüfparameter beschrieben.

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Gabriele Patitz, Andreas Gerdes, Hermann Rothenhöfer, Guido Buschbacher, Tobias Bürkle, Lorena Rombach, Bettina Marquardt, Alexander Amann
BAUSUBSTANZ Thema: Betoninstandsetzung
Edition Bausubstanz, Band 1
Instandsetzung des Laufenmühle-Viadukts
2017, 49 S., 50 Abb. , Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit dem Sonderheft der Zeitschrift "BAUSUBSTANZ" mit Themenschwerpunkt Betoninstandsetzung werden umfassende Informationen über die Bestandserfassung, Bestandsbewertung und Sanierung des über 100 Jahre alten denkmalgeschützten Laufenmühle-Viadukts gegeben. Das Viadukt ist mit zwei weiteren vergleichbaren Bogenbrücken Bestandteil der historischen Bahnstrecke der Schwäbischen Waldbahn. Heute wird diese für den Museums- und Freizeitverkehr mit historischen Dampf- und Dieselzügen von Schorndorf über Rudersberg nach Welzheim befahren. Die Schwäbische-Wald-Bahn GmbH ist als Eisenbahninfrastrukturunternehmen für die Unterhaltung des 11 Kilometer langen Streckenabschnitts zwischen Rudersberg und Welzheim verantwortlich. Die Sanierung des Laufenmühle-Viadukts hat sich als eine große Herausforderung erwiesen, sowohl in technischer als auch in finanzieller Hinsicht. Eine erste Sanierungsplanung sah zur statischen Sicherung eine ergänzende, ca. 30 bis 50 cm starke Betonvorsatzschale unterhalb der Bögen vor, ein Fahrverbot ab 2016 für die Zeit der Sanierungsarbeiten sowie Kosten von geschätzten 3,5 Mio. Euro. Der Bauherr entschied sich jedoch dazu, ein interdisziplinäres Team aus Bauingenieuren, Bauwerksprüfern, Geophysikern, Bauchemikern und Baustoffingenieuren mit einer Überarbeitung des bestehenden Konzeptes zu beauftragen. Es erfolgten ergänzende und erweiternde Voruntersuchungen zur Bestandsbewertung. Durch den flächigen Einsatz von Bauradar konnten geschädigte und ungeschädigte Bogenbereiche auskartiert und über gezielte Materialproben verifiziert werden. Auf dieser Basis war eine innovative Herangehensweise bei der statischen Nachweisführung möglich. Für die nur noch lokal auszuführenden Verpressarbeiten wurde von der IONYS AG das geeignete Verpressmaterial konzipiert und am Objekt dessen Praktikabilität getestet. Der Erfolg der Verpressungen wurde mit Bauradar kontrolliert und dokumentiert.

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Georg Fischer
Globalisierte Geologie
Reihe , Band 30
Eine Wissensgeschichte des Eisenerzes in Brasilien (1876 - 1914). Dissertationsschrift
2017, 328 S., 213 mm, Softcover
Campus Verlag

 

 

Am Vorabend des Ersten Weltkriegs galt Brasilien als eines der eisenreichsten Länder der Erde. Damit verbunden war die Wahrnehmung des Landes als strategischer Rohstofflieferant, aber auch als Großmacht der Zukunft. Doch wie kam es zu der Assoziation von Eisenreichtum und Macht? Und wie entstand überhaupt das Wissen über Natur, auf dem derartige Vorstellungen basierten? Georg Fischer untersucht den Bedeutungswandel des Eisens im Kontext der Globalisierung von wissenschaftlichen Praktiken, Industrialisierungsvisionen, materiellen Knappheitsängsten und der wachsenden Bedeutung technischer Experten in staatlichen Institutionen und transnationalen Investorennetzwerken.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Omid Moghaddam, Marcel Wichert, Martin Empelmann
Neuartige, mit nicht-metallischer Basaltbewehrung (BFRP) vorgespannte Rohrprofile aus Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) für außerordentlich dauerhafte, materialsparende Betontragkonstruktionen unter klimatisch und chemisch extremen Beanspruchungen. Abschlus. sbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3071
2018, 80 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Stahlbetonbauteilen gegen klimatische und chemische Einwirkungen kann ein UHPC verwendet werden, der sich durch eine hohe Druckfestigkeit und äußerst dichte Gefügematrix auszeichnet. Die Dauerhaftigkeit lässt sich weiter steigern, wenn die Betonstahlbewehrung durch eine nicht korrodierende BFRP ersetzt wird. Ferner hat BFRP eine höhere Zugfestigkeit, so dass prinzipiell auch eine Vorspannung möglich ist. Insgesamt wurden umfangreiche experimentelle und theoretische Untersuchungen zu verschiedenen Themen und Fragestellungen im Hinblick auf den Einsatz von BFRP in Betonbauteilen aus UHPC ausgeführt. Es konnten wertvolle Ergebnisse zu den verschiedenartigsten Fragestellungen gewonnen werden.

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Jochen Zehfuß, Dominik Felix
Bewertung von Rechengrundlagen zur Restfestigkeit von Beton im Zuge der Novellierung von EN 1992-1-2. Abschlussbericht
Bauforschung , Band T 3355
2018, 50 S., 34 Abb. u. 1 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gesicherte Kenntnisse über die Restfestigkeit von Beton nach einer Brandbeanspruchung sind für die Beschreibung des Materialverhaltens in der Abkühlphase und damit für die Berücksichtigung von natürlichen Bränden erforderlich, insbesondere für die Bewertung der Resttragfähigkeit nach einem Brand. In der aktuellen Fassung der EN 1992-1-2 (EC 2-1-2) sind keine Angaben hinsichtlich der Restfestigkeit von Betonen nach der Abkühlphase enthalten. Umfangreiche Untersuchungen an Betonzylindern zur Bestimmung von Restdruckfestigkeiten nach Brandbeanspruchung sind im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs durchgeführt worden. Zusammen mit internationalen Forschungsergebnissen zu diesem Thema wurden diese zusammengefasst. In diesem Bericht werden die Ergebnisse des o. g. und weiterer Forschungsvorhaben sowie internationaler Literatur für die Normung aufbereitet und Empfehlungen für Regelungen in der überarbeiteten Fassung des EC 2-1-2 für die praktische Anwendung formuliert.

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Josef Hegger, Norbert Will, Ann-Christine von der Heid, Reiner Grebe, Cynthia Morales-Cruz
Großformatige energieeffiziente Fassaden aus Textilbeton mit Sandwichtragwirkung - Entwicklung von Herstellmethoden, Bemessungs- und Fügekonzepten. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3051
2018, 159 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Sandwichelemente mit Deckschichten aus Stahlbeton weisen üblicherweise Schalendicken von mindestens 8 bis 9 cm auf. Die ökologischen sowie energetischen Anforderungen an die Gebäudehüllen werden sich in den nächsten Jahren weiter verschärfen. Dies bedeutet eine kontinuierliche Vergrößerung der Außenwandstärke durch dickere Dämmungen. Um dem entgegenzuwirken, sollen dünne textilbewehrte Schalen die gängigen Stahlbetonschalen ersetzen. Das Projekt verfolgte das übergeordnete Ziel, die technischen Grundlagen zur Herstellung und Bemessung von großformatigen, leichten und energieeffizienten Sandwichelementen für Außenwände mit Deckschichten aus textilbewehrtem Beton und innenliegender Wärmedämmung zu schaffen.

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Martin Krause, Marcus Schubert, Klaus Mayer, Mohamad Ibrahim
Sicherstellung der Ausführungsqualität an Neu- und Bestandsbauten aus Beton durch innovative zerstörungsfreie Prüfung. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3057
2018, 110 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bildgebende Ultraschallechoverfahren gewinnen in der zerstörungsfreien Prüfung von Betonbauteilen zum Zweck der Bauwerksdiagnose zunehmend an Bedeutung. Der gerätetechnische Aufwand für die Bildgebung mit scannenden Verfahren ist noch relativ groß. Mit einer automatisierten Positionserfassung und deren softwareseitiger Einbindung in die Bildgebung soll die Anwendungsbreite ultraschallbasierter Prüfmethoden erweitert werden. Nach der Auswahl und Einbindung eines Positionserfassungssystems wurde die Anwendung eines neuen, handgeführten Ultraschallechogerätes an bekannten Probekörpern und realen Prüfobjekten auf ihre Praxistauglichkeit geprüft. Ein besonderer Vorteil des Vorhabens stellt die zeitgleiche bildgebende Auswertung auf der Baustelle dar.

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Oliver Fischer, Sebastian Gehrlein, Thomas Lechner, Martin Mensinger, Josef Ndogmo, Günter Seidl
Entwicklung ressourcenschonender, modularer Betonkonstruktionen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC). Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 3053
2017, 149 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt wurden ressourcenschonende, modulare und leichte Betonkonstruktionen mit tragenden Bauelementen aus UHPC entwickelt. Im Fokus der Untersuchungen standen Träger und Stützen sowie die entsprechenden Querschnittsformen. Als Anschlusskonstruktionen für die Bauteile wurden Verbunddübelleisten in Klothoidenform betrachtet. Anhand der experimentellen und numerischen Untersuchungen wurde gezeigt, dass mit den UHPC-Verbundträgern und -stützen sehr tragfähige, schlanke und dennoch duktile Konstruktionselemente zur Verfügung stehen. Die maßgeblichen Vorteile von UHPC gegenüber Normalbeton sind die größere Dauerhaftigkeit und die höhere Druckfestigkeit. Dies ermöglicht eine grundsätzlich schlankere Bauweise, welche durch die Verwendung von modularen Elementen sehr gut in die Praxis umgesetzt werden.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Halm, Dominik
Häuser drucken. 3D-Druck (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2019

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Büscher, Lucas
Beton als vertikaler Lebensraum für Pflanzen. Vom gestalterischen Potenzial des Werkstoffs
Stadt und Grün / Das Gartenamt, 2018

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Zellhofer, Martin
SOS Brutalismus - SOS Kulturzentrum Mattersburg
ISG-Magazin, 2018

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Kalusok, Michaela
Frühchristlicher Zentralbau trifft protestantische Predigtkirche. Die Christuskirche in Düren
Das Münster, 2017

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Mühlen, Konstanze von zur
Ein Blick auf den Denkmalwert. Konservatorische Brisanz von Betonbauten des 20. Jahrhunderts
Restauro, 2017

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