Grenzzustaende der Ermuedung von dynamisch hoch beanspruchten Tragwerken aus Beton. Sachstandbericht

In den letzten Jahrzehnten ist das Ermuedungsverhalten von Beton, Betonstahl und Spannstahl immer staerker in den Fokus der Wissenschaft und der bemessenden Ingenieure getreten. Durch die Entwicklungen in der Betontechnologie ist es mittlerweile moeglich, hochfeste Betone mit Verarbeitungseigenschaften herzustellen, die neben der Anwendung in der Fertigteilindustrie auch als Transportbetone eingesetzt werden. Dies ermoeglicht speziell im Bruecken- und Windenergieanlagenbau die Herstellung von immer schlankeren und filigraneren Strukturen, wodurch die zyklischen Beanspruchungen einen bedeutenderen Einfluss in der Tragwerksbemessung erhalten. Der Bericht erlaeutert anhand einer umfassenden Literaturrecherche sowie von Versuchsergebnissen das Ermuedungsverhalten von Beton, Betonstahl und Spannstahl sowie deren Verbund. Aufbauend auf dem Heft 439 des DAfStb (siehe AN 01239888) werden neue Forschungsergebnisse zusammengestellt und bewertet. Im ersten Kapitel werden die Begriffe und Grundlagen zur Beschreibung von zyklischen Beanspruchungen und der Auswertung von Ermuedungsuntersuchungen behandelt. Das zweite Kapitel stellt das Ermuedungsverhalten von druckschwellbeanspruchtem Beton dar. Dabei werden die Auswirkungen bestimmter Betoneigenschaften und Pruefeinfluesse wie zum Beispiel der Einfluss der Betonfestigkeit, der Belastungsfrequenz, etc. auf die Bruchlastwechselzahlen betrachtet. Innerhalb des dritten Kapitels wird das Ermuedungsverhalten von Betonstahl und im vierten Kapitel das Ermuedungsverhalten von Spannstahl beschrieben. Sowohl Betonstahl als auch Spannstahl besitzen aehnliche Versagensmechanismen unter zyklischer Beanspruchung und weisen ebenfalls aehnliche Abhaengigkeiten von bestimmten Pruefeinfluessen auf. Da neben dem Beton und dem Beton- beziehungsweise Spannstahl ebenfalls der Verbund zwischen diesen Baustoffen unter zyklischen Beanspruchungen ermueden kann, wird im fuenften Kapitel das Verbundermuedungsverhalten thematisiert. Anschliessend folgt im sechsten Kapitel eine Zusammenstellung von Ermuedungsversuchen an Stahlbetonbauteilen, in denen das Tragverhalten unter Ermuedungsbeanspruchungen unter hauptsaechlicher Biege- sowie unter hauptsaechlicher Querkraftbeanspruchung untersucht wurde. Im siebten Kapitel werden die Nachweisformate fuer den Grenzzustand der Ermuedung aus den derzeitigen, im nationalen Raum anzuwendenden Regelwerken fuer den Bruecken- und Windenergieanlagenbau zusammengestellt. Auf Grundlage der recherchierten Untersuchungen wird im achten Kapitel der weitere Forschungsbedarf mit speziellem Augenmerk auf die Ermuedungsforschung an druckschwellbeanspruchtem Beton erlaeutert. Der Bericht gibt sowohl Forschern als auch Ingenieuren wichtige Informationen zum Stand der Ermuedungsforschung von dynamisch hoch beanspruchten Tragwerken aus Beton. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: The fatigue behavior of concrete, reinforcing steel and prestressing steel more and more became an interest of research and design engineers during the last decades. The progress in concrete technologies allows to fabricate high performance concrete with optimal processing properties that is used in the precast industry as well as for ready-mixed concrete. This leads to more slender structures for instance for bridges or wind energy turbines. As a consequence the fatigue stresses get a stronger influence within the design process. Based on a literature research and on experimental results this report describes the fatigue behavior of concrete, of reinforcement steel, of prestressing steel and of the bond strength. In reference to DAfStb report 439 (see AN 01239888) the latest research results are summarized and discussed. The first chapter provides the principles for the fatigue loading and the analysis of fatigue tests. The second chapter describes the fatigue behavior of concrete under compression. Therein the effects of concrete characteristics and test conditions on the numbers of cycles to failure, like for instance the concrete strength or the loading frequency, are evaluated. Within the third chapter the fatigue behavior of reinforcing steel and within the fourth chapter the fatigue behavior of prestressing steel are described. Both reinforcing steel and prestressing steel show similar failure mechanisms and have also similar dependence on specific testing conditions. In addition to the concrete and the reinforcing steel as well as the prestressing steel also the bond between these materials will deteriorate. Hence, the fifth chapter describes the fatigue behavior of bond. Following this, the sixth chapter presents a summary of fatigue tests on reinforced concrete structures that were mainly subjected to cyclic bending and shear loads, respectively. The seventh chapter provides a summary of the design requirements for the fatigue limit state that are given by the codes that are used for the structural design of bridges and structures for wind energy turbines. On the basis of the conducted observation, the eighth chapter characterizes the need of further research especially in the field of concrete under compressive fatigue loads. This report provides important information about the state of the art in the field of fatigue research to dynamically high exposed concrete structures. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: 133p
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01693056
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-410-565761-3
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 15 2019 11:00AM