Martin DREXEL
Untersuchung des zeitabhängigen Materialverhaltens von Beton unter Druck- und Zugbeanspruchung 2019
- Kurzfassung auf Deutsch
Abstract
The age distribution of the existing bridges and the steadily increasing traffic volume over the last few decades pose a huge challenge on the maintenance of the existing bridge structures. In addition, rehabilitation and strengthening measures, such as the conversion of conventional bridges with expansion joints and bearings into integral bridges, additionally strengthened by adding a concrete overlay, become more and more important. Due to time-dependent shrinkage and creep of concrete, the behavior of concrete structures strengthened by adding a concrete overlay is characterized by the development and relaxation of restraint stresses.
Hence, in the present thesis, the shrinkage and creep behavior of a concrete mixture, which is representative for a concrete overlay, is investigated under compressive and tensile loading, enhanced by considering the evolution of the moisture content. For this purpose, an appropriate testing program is developed, which allows a comparison of the results obtained from the respective compressive and tensile creep tests. Based on this comparison, the question will be answered whether creep in compression differs from creep in tension, since available results in the open literature are partly contradictory. Effects of different creep behavior in compression and tension should also be observed in concrete members, which are bent under constant loading. Therefore, in a further testing program, the creep behavior in bending is examined.
The moisture content and its influence on compressive and tensile creep are determined by means of a measurement system, which is based on the measurement of the electrolytic resistance.
The comprehensive set of test data is used for comparisons with predictions on the basis of the shrinkage and creep models according to the Eurocode 2, Model Code 2010 and model B4. Furthermore, the set of measurement data serves as a valuable basis for the calibration and validation of models for the numerical simulation of the placement of concrete overlays for strengthening existing concrete structures.
Die Altersstruktur des Brückenbestands und das über die letzten Jahrzehnte stetig steigende Verkehrsaufkommen stellen eine große Herausforderung für die Instandhaltung der bestehenden Brückentragwerke dar und lassen Ertüchtigungsmaßnahmen, wie den Ausbau konventioneller Brücken mit Dehnungsfugen und Lagern zu integralen Brücken mit einer zusätzlichen Verstärkung der bestehenden Fahrbahnplatte mittels Aufbetonschicht, eine besondere Bedeutung zukommen. Bedingt durch das zeitabhängige Schwinden und Kriechen von Beton ist die Verstärkungsmethode mittels Aufbeton durch den Auf- und Abbau von Zwangsspannungen gekennzeichnet.
Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen der vorliegenden Dissertation das Schwind- und Kriechverhalten eines für Aufbeton repräsentativen Betons unter Druck- und Zugbeanspruchung und Berücksichtigung der Entwicklung des Feuchtegehalts untersucht. Zu diesem Zweck wird ein geeignetes Versuchsprogramm entwickelt, das einen Vergleich der aus den einzelnen Druck- und Zugkriechversuchen gewonnenen Ergebnisse miteinander ermöglicht. Basierend auf diesem Vergleich kann unter anderem eine Aussage darüber getroffen werden, ob sich das Kriechen des Betons bei Druckbeanpruchung von jenem bei Zugbeanspruchung unterscheidet, da man diesbezüglich in der Literatur teils widersprüchliche Aussagen findet.
Die Auswirkungen von unterschiedlichem Kriechen bei Druck- und Zugbeanspruchung sollten auch an biegebeanspruchten Bauteilen ersichtlich sein, weshalb in einem weiteren Versuchsprogramm das Kriechverhalten eines auf Biegung beanspruchten Probekörpers untersucht wird.
Der Feuchtegehalt im Beton und dessen Einfluss auf das Kriechverhalten des Betons bei unterschiedlicher Beanspruchung werden mittels eines auf der Messung des elektrolytischen Widerstands beruhenden Messsystems untersucht.
Der umfangreiche Satz an Messdaten ermöglicht einerseits einen Vergleich mit den Prognosen auf der Grundlage der im Eurocode 2, Model Code 2010 und im Modell B4 enthaltenen Schwind- und Kriechmodelle und dient andererseits als wertvolle Grundlage für die Kalibrierung und Validierung von numerischen Modellen für die Simulation von Tragwerksverstärkungen mittels Aufbeton.