Entwicklung der Modelle zur Beschreibung des Kriech- und Schwindverhaltens von Beton

Abstract

Bei der Verwendung von Beton im Bauwesen ist eine theoretische und rechnerische Erfassung der zeitabhängigen Verformungen des Betons, die im Laufe des Lebenszyklus auftreten, notwendig. Dies dient einerseits zum Verständnis der Vorgänge, sowie andererseits zur besseren Vorhersehbarkeit der Größen solcher Deformationen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit zwei Ursachen von zeitabhängigen Verformungen. Diese werden Kriechen und Schwinden genannt. Eine akkurate Vorhersage dieser ist vor allem bei Brücken, die im Freivorbau hergestellt werden, besonders wichtig. Da analytische Beschreibungen der Vorgänge aufgrund ihrer Komplexität nicht möglich sind, wurden im Laufe der Zeit Ansätze entwickelt, die eine Vorhersage der Dehnungen zu einem beliebigen Zeitpunkt ermöglichen. Die Basis für die Entwicklung derartiger Berechnungsmodelle stellen Ergebnisse von Kriech- und Schwindversuchen dar. Grundsätzlich wird bei den Modellen zwischen Produkt- und Summationsansätzen unterschieden. Diese weisen individuelle Schwächen und Stärken auf. Neben der Wahl eines geeigneten Ansatzes für die Berechnungsmodelle, stoßen Wissenschaftler bei der Entwicklung dieser auf weitere Herausforderungen. Auf Basis von geeigneten Versuchsergebnissen muss eine qualitative Analyse der Einflüsse auf Kriechen und Schwinden erfolgen. Außerdem ist anschließend der Wahl von geeigneten Eingangsparametern und deren Abstimmung mit den Modellen besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem Vergleich der unterschiedlichen Berechnungsmodelle, die im Laufe der Zeit zunächst in Deutschland und später in vielen anderen europäischen Ländern Eingang in Normen gefunden haben, und jener Modelle, die als Vorlage gedient haben. Zunächst werden diese mit allen zugehörigen Gleichungen und Definitionen vorgestellt. Vor den jeweiligen Kapiteln der Modelle finden sich die Unterschiede zum jeweiligen Vorgänger. Anschließend werden die Schwächen der Modelle erörtert. Für ausgewählte Modelle wurden Berechnungen mit zwei unterschiedlichen Querschnitten durchgeführt. Diese finden sich in Form von Diagrammen bereits in den entsprechenden Kapiteln für einen Vergleich des Einflusses des Querschnitts. Am Ende der Arbeit werden die berechneten Modelle mittels Kurvendiagrammen und Tabellenwerten untereinander verglichen.

When concrete is used in civil engineering, it is necessary to comprehend the time-dependent deformations of the concrete that occur during its life cycle in terms of theory and calculation. This serves on the one hand to understand the processes and on the other hand to improve the predictability of the magnitudes of such deformations. This thesis deals with two causes of time-dependent deformations. These are called creep and shrinkage. Accurate prediction is particularly important for bridges built with the cantilever method. Since analytical descriptions of the processes are not possible due to their complexity, approaches have been developed over time that allow a prediction of the strains at any point of time. The basis for the development of such calculation models are the results of creep and shrinkage tests. Basically, the models distinguish between product and summation approaches. These have individual weaknesses and strengths. In addition to the choice of a suitable approach for the calculation models, scientists face further challenges in the development of these models. A qualitative analysis of the influences on creep and shrinkage must be carried out on the basis of fitting test results. In addition, special attention must be paid to the selection of suitable input parameters and their coordination with the models. The focus of this work lies on the comparison of the dierent calculation approaches that have found their way into standards initially in Germany and later in many other european countries over the course of time and the models that have served as templates. First these are presented with all associated equations and definitions. Before the respective chapters of the models the dierences to the corresponding predecessors are found. Then the weaknesses of the models are discussed. For selected models, calculations with two dierent cross-sections were carried out. These can already be found in the form of diagrams in the corresponding chapters for a comparison of the influence of the cross-section. At the end of the work, the calculated models are compared with each other using curve diagrams and table values.