Christian HUBER
Numerische Simulationen mit einem Mehr-Phasenmodell für Beton
2013
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Kriech- und Schwindverhalten von Beton. Dabei werden Messergebnisse aus verschiedenen Versuchen mit numerischen Berechnungen, basierend auf einem Mehrphasenmodell für Beton, verglichen.
Anfangs werden die theoretischen Grundlagen erläutert. Dies beinhaltet Ausführungen zur Theorie poröser Medien, zum hygrischen Verhalten von Beton, zum Hydratationsprozess des Betons und zur mathematischen Beschreibung des Kriech- und Schwindverhalten. Daran anschließend wird die Vorgehensweise zur Implementierung eines Mehrphasenmodells im Rahmen der FEM erläutert.
Der Großteil der vorliegenden Arbeit befasst sich mit dem Vergleich der berechneten und in verschiedenen Versuchen gemessenen Dehnungen und relativen Wassergehalten und deren Interpretation. Dabei wurden Versuche, die an der Leopold-Franzens-Universität, Arbeitsbereich für Festigkeitslehre und Baustatik, durchgeführt wurden, für die Nachrechnung von Trocknungsschwinddehnungen verwendet. Versuche von Bryant und Vadhanavikkit wurden für die Nachrechnung von Kriechdehnungen herangezogen. Es konnten im Rahmen aller Nachrechnungen gut übereinstimmende Ergebnisse erzielt werden.
This master thesis deals with the creep and shrinkage behavior of concrete. Results from different experiments will be compared to the results of numerical simulations based on a multi-phase model of concrete.
The basic principles of the multi-phase model will be discussed. This contains descriptions of the theory of porous media, the hygric behaviour of concrete, the hydration process of concrete and the mathematical formulation of concrete creep and shrinkage behaviour. Furthermore, the basic principles of the implementation of a multi-phase model of concrete by means of the FEM is shown.
The larger part of this thesis deals with the comparison of the computed and in different experiments measured strains and relative mass water contents and their interpretation. For the comparison of drying shrinkage strains, results from experiments conducted at the University of Innsbruck, Unit for Strength of Materials and Structural Analysis, were used. Experiments of Bryant and Vadhanavikkit were used for the comparison of creep strains. For all numerical simulations, a good agreement with the experimental results was achieved.