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Ein experimentell begründetes mikromechanisches Modell zur Beschreibung von Bruchvorgängen in Beton bei äußerer Krafteinwirkung

Wilhelm, Tina :
Ein experimentell begründetes mikromechanisches Modell zur Beschreibung von Bruchvorgängen in Beton bei äußerer Krafteinwirkung.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2006)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Ein experimentell begründetes mikromechanisches Modell zur Beschreibung von Bruchvorgängen in Beton bei äußerer Krafteinwirkung
Language: German
Abstract:

Das mikromechanische Verhalten von Beton bei äußerer Krafteinwirkung wird von den jeweiligen Eigenschaften der Gesteinskörnung und Matrix sowie deren Zusammenwirken bestimmt, wobei das Verbundverhalten zwischen den beiden Konstituenten eine maßgebliche Rolle spielt. Entsprechende Zusammenhänge sind durch eine Reihe von Untersuchungen qualitativ nachgewiesen. Deren quantitative Beschreibung hinkt diesen Beobachtungen jedoch stark hinterher, insbesondere, weil die bisher verfügbaren Untersuchungsmethoden nicht in der Lage waren, die einwirkungsbedingten Veränderungen und insbesondere deren Verlauf mit ausreichender Genauigkeit und Verlässlichkeit abzubilden. Die quantitative Beschreibung dieser Zusammenhänge ist jedoch von essentieller Bedeutung für ein besseres Verständnis des effektiven Werkstoffverhaltens und insbesondere für die Herleitung wirklichkeitsgetreuerer Werkstoffmodelle. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anhand optischer Untersuchung mittels digitaler Bildkorrelation die bei einer äußeren Einwirkung von Kraft an der Oberfläche von Modellbeton ablaufenden elastischen und inelastischen Verformungen und resultierende Bruchvorgänge flächenhaft hochaufgelöst aufgezeichnet. Diese Modellbetone bildeten die Mesostruktur von Beton zweidimensional ab. Hierbei wurden die mechanischen Eigenschaften der Konstituenten und der geometrische Aufbau systematisch variiert. Das Ergebnis ist die detaillierte Beschreibung von Dehnungsfeldern und der daraus resultierenden Bruchkinematik in Form eines mikromechanischen Modells. An dieses Modell angelehnte und entsprechend optimierte numerische Simulationen liefern Informationen, inwiefern sich die bestehenden Werkstoffgesetze sowie bruchmechanischen Modelle zur Beschreibung des mikromechanischen Verhaltens von Beton verwenden lassen. Anhand von Ultraschalltransmissionsmessungen wurde die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf Realbetone erreicht und abgesichert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The micromechanical behaviour of concrete due to external loading depends on the particular properties of the aggregates and the cementitious matrix as well as the interaction of both constituents. Furthermore, the bonding behaviour between these constituents plays a key role. This has been proven by numerous investigations in a qualitative way, while a quantitative description still missing since there is a lack of suitable measuring techniques, which are able to detect stress induced alteration within this small but important region with adequate accuracy. However, a quantitative description of these interactions is of essential interest for a better understanding of the effective material behaviour and especially for the derivation of more realistic constitutive laws. Within the scope of this thesis full field elastic and inelastic deformations and resulting fracture processes at the surface of model concrete due to external loading have been detected with height resolution with the help the optical method digital image correlation. This kind of model concrete reveals the mesostructure of concrete in a two-dimensional way. Hereby, the mechanical properties of the constituents and the geometry of the specimen have been varied systematically. The result is a detailed description of deformation fields and resulting fracture kinematics in the form of a micromechanical model. According to the derived model, numerical simulations where conducted in order to prove the quality of existing constitutive laws and fracture models for describing the micromechanical behaviour of concrete in a numerical way. By the use of the ultrasonic measuring technique on real concrete the transferability of the obtained findings has been achieved and confirmed.English
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:52
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000756
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-7568
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Vormwald, Prof. Dr.- Michael and Schäfer, Prof. Dipl Stefan
Advisors: Grübl, Prof. Dr.- Peter and Wittmann, Prof. Dr. Folker H.
Refereed: 15 September 2006
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/756
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