Das Projekt "Teilprojekt: Experimentelle Untersuchungen zur zweiaxialen Festigkeit und Formulierung einer stoffgesetzlichen Beschreibung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau durchgeführt. 1. Vorhabensziel Im Verbundvorhaben geht es um die Ermittlung maßgebender Einflussgrößen von Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten und deren stoffgesetzlicher Beschreibung. Ziele des Teilprojekts 1 (Dresden) sind insbesondere die experimentelle Bestimmung der zweiaxialen Festigkeit von Beton (sowohl bei Druck-Druck- als auch Zug-Zug-Beanspruchung) und die theoretische Formulierung eines stoffgesetzlichen Schädigungsmodells für das Versagen von Beton auf Makro-Ebene infolge von hohen Belastungsgeschwindigkeiten. 2. Arbeitsplanung Das gesamte Arbeitsprogramm des Verbundvorhabens umfasst vor allem theoretisch-numerische Simulationen als auch experimentelle Untersuchungen, vorwiegend auf Mesoebene und Makroebene des Materials Beton. Im Teilprojekt 1a (Dresden) wird im experimentellen Bereich ein Versuchsstand entworfen und gebaut, mit dem die Bestimmung der zweiaxialen, dynamischen Festigkeit durchgeführt werden kann. Ein derartiger Versuchsstand ist nach Kenntnisstand des Antragstellers bisher weltweit nicht vorhanden. Nach Fertigstellung dieser Anlage ist ein umfangreiches Versuchsprogramm zur zweiaxialen Druck- und Zugfestigkeit unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten geplant. Im Teilprojekt 1b (Dresden) soll im theoretischen Teil ein dreiaxiales Stoffgesetz entwickelt werden, das den Einfluss hoher Dehngeschwindigkeiten realitätsnah erfasst, indem für die zeitliche Entwicklung der Schädigung Trägheitseinflüsse berücksichtigt werden. Die Beschreibung soll auf der makroskopischen Ebene erfolgen, so dass sich das Stoffgesetz für die Berechnung von Bauteilen und Tragwerken eignet. Darüber hinaus ist eine Anbindung an Multiskalenmodelle vorgesehen.
Das Projekt "Verbund zwischen Beton und Bewehrungsstahl bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, anhand von experimentellen Untersuchungen an Ausziehkörpern den Einfluss hoher Belastungsgeschwindigkeiten auf das Verbundtragverhalten von Bewehrungsstahl und Beton zu analysieren. Hierfür sollen vor allem die Verbundspannungs-Schlupf-Beziehungen für verschiedene Belastungsgeschwindigkeiten ermittelt und verglichen werden. Ausgehend von einer differenzierten Betrachtung der einzelnen Mechanismen der Verbundtragwirkung münden die experimentellen Ergebnisse in einem analytischen Modell für den Verbund unter stoßartiger Belastung. Das beantragte Projekt gliedert sich in einen experimentellen und einen numerischen Teil. AP(1): Statische Auszugsversuche mit standardisierten Ausziehprobekörpern zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse dieses Projektes zu anderen Verbunduntersuchungen und als Vergleichsgrundlage für dynamische Versuche. Zusätzlich zu den Ausziehversuchen (Pull-Out-Test) werden bei gleicher Probekörpergeometrie Push-In-Tests durchgeführt, bei denen der Bewehrungsstab in den Probekörper hineingedrückt statt herausgezogen wird. AP(2): Dynamische Versuche niedriger Dehnrate in einer Fallanlage im Bereich mittlerer Belastungsgeschwindigkeiten. AP(3): Dynamische Versuche hoher Dehnrate. Die Messwerte werden so aufbereitet, dass ein Vergleich mit numerischen Untersuchungen durchgeführt werden kann. AP(4): Vereinfachte Modellierung durch Anpassung des bestehenden mesoskopischen Modells aus dem Projekt 1501377A an die Gegebenheiten des jeweiligen Verbundversuches. AP(5): Detaillierte Modellierung unter Berücksichtigung einer vollständigen räumlichen Modellierung der exemplarischen Versuche. AP(6): Dokumentation und Publikation.
Das Projekt "Zweiaxiale Betondruckfestigkeit unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau durchgeführt. Für verschiedene Betone sollen die ein- und zweiaxialen Druckfestigkeiten unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten bestimmt und eine Datenbasis für das Verhalten verschiedener Betone unter mehraxialen transienten Spannungszuständen geschaffen werden. Es sollen zwei Betone, ein C20/25 und ein C40/50, statisch und dynamisch untersucht werden. Um die grundlegenden Materialparameter zu ermitteln, werden die Betone nach DIN EN 12390 untersucht. Mit der gleichen statischen Belastungsgeschwindigkeit werden auch zweiaxiale Versuche (Druck-Druck) mit verschiedenen Spannungsverhältnissen in einer Triaxial-Prüfmaschine durchgeführt. Die Basis der dynamischen Versuche bilden die einaxialen Druckversuche im Split-Hopkinson-Bar. Dabei werden sowohl Würfel als auch Zylinder untersucht. Die Ergebnisse der zylindrischen Probekörper ermöglichen eine gute Anknüpfung an bekannte Versuchsresultate, die meist an Zylinderproben in SHB erzielt wurden. Zur Ermittlung der Auswirkung einer zusätzlichen statischen Querbeanspruchung werden die Proben im zweiaxialen SHB in einer Achse mit einem statischen Druck vorbelastet und in der zweiten Achse dynamisch beansprucht. Der Querdruck wird in drei Stufen variiert. Die statische Vorbelastung wird während der dynamischen einaxialen Belastung ebenfalls dynamisch erhöht. In einem dritten Schritt erfolgt die dynamische Druckbelastung aus beiden Richtungen im zweiaxialen SHB. Die Versuchsergebnisse werden in einer systematisch aufgebauten Datenbank gesammelt, um Vergleiche zwischen einaxialen statischen und dynamischen sowie zwischen den zweiaxialen statisch-statischen, quasistatisch-dynamischen und dynamisch-dynamischen Ergebnissen anstellen zu können. Aus den Ergebnissen ergibt sich eine dreidimensionale Versagenskurve der mehraxialen Betondruckfestigkeit von verschiedenen Spannungsverhältnissen über die Dehnrate. Die ausgewerteten Versagenskurven sollen schlussendlich durch mathematische Formulierungen beschrieben werden.