Title: Uniaxiales und biaxiales Bruchverhalten von Faserbeton
Other Titles: Uniaxial and biaxial fracture behavior of fiber reinforced concrete
Language: Deutsch
Authors: Schneemayer, Andreas 
Qualification level: Diploma
Advisor: Tschegg, Elmar
Issue Date: 2010
Number of Pages: 132
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Da Beton nur Druckbelastungen aufnehmen kann, muss zwangsläufig zwecks Anhebung der Zugfestigkeit eine Bewährung eingebracht werden. In den letzten Jahren wird diese immer häufiger in Form von in den flüssigen Beton beigemengten Fasern erzeugt, die nach Erhärtung die bei Belastungen auftretenden Zugkräfte aufnehmen können.
Man findet verschiedenste Anwendungen in der Umwelttechnik wie z.B.
Lärmschutzelemente,aber auch im Hochbau in Bauelementen für Dächer und Wände sowie im Tiefbau auf Verkehrsflächen zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglichkeit.
In Betonbauten treten nur selten rein uniaxiale Belastungszuständen auf.
In der Baupraxis sind es meist biaxiale bzw. multiaxiale Spannungen, die zu einem Schaden führen können. Zur Beurteilung eines Bauwerkes ist es für den Ingenieur unbedingt nötig, genaue Werte der tatsächlichen mechanischen und bruchmechanischen Eigenschaften des Werkstoffes zu kennen.
Dies macht die Notwendigkeit aussagekräftiger Messmethoden und der dazu benötigten Prüfeinrichtungen unter realitätsnahen Bedingungen deutlich.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden vier verschiedene Fasertypen (zwei Kunststofffasern und zwei Stahlfasern) miteinander mit Hilfe einer uni- und einer biaxialen Messmethode (Keilspaltmethode nach Tschegg) für würfelförmige Probekörper sowie den Balkenprüfmethoden "RILEM TC 162-TDF" bzw. "ÖNORM EN 14651" und Prüfungen nach der "Richtlinie Faserbeton - Ausgabe März 2002" verglichen. Zusätzlich wurden Referenzproben mit unverstärktem Beton geprüft.
Die Betonwürfel der Keilspaltmethode haben im Vergleich zu den Balken den Vorteil, nur rund ein Fünftel des Probenvolumens zu besitzen. Dies ermöglicht materialsparende Prüfungen, die mit einer einfachen spindelbetriebenen Prüfmaschine ausgeführt werden können. Bei der biaxialen Belastung üben zwei hydraulische Druckvorrichtungen auf die Probe einen definierten, homogenen und über die gesamte Prüfdauer hinweg konstanten Druck aus.
Das Bruchverhalten bei unterschiedlichen Druckvorbelastungen wurde mittels Schallemissionsmessung aufgezeichnet und grafisch, durch ein eigens entwickeltes Programm, in Relation zum Kraft-Verschiebungs-Diagramm animiert. Dadurch ist es möglich, den Rissverlauf mit dem tatsächlichen Schädigungsverlauf direkt zu vergleichen und somit genauere Angaben über die Größe und den Verlauf der Rissprozesszone zu machen und tiefere Einblicke in die Wirkungsweise faserverstärkter Betone unter biaxialer Belastung zu erhalten.

Since concrete can only handle compressive load it is necessary to reinforce concrete to increase its tensile strength. During the last years more and more fiber reinforced concrete is used to do so. The fibers are mixed in the liquid concrete which then can carry the stress after cracking but also the early thermal shrinkage which occurs as the concrete cures.
There are many different applications in the environmental technology, e.g. noise prevention elements, construction elements for roofs and walls and in the civil engineering on public thoroughfares for the rise of the durability and use serviceability.
In concrete constructions purely uniaxial load states appear only seldom. In the construction practise mostly biaxial or multiaxial stresses occur to a damage. For the construction of a building it is therefore important for the engineer to know the exact values of the actual mechanical and fracture-mechanical properties of the material.
This makes the necessity of expressive measuring methods and test facilities that can stress the specimen under conditions that are close to reality clear. Within the scope of this masters thesis four different fiber types (two plastic fibers and two steel fibers) have been tested with uniaxial and biaxial test method (Wedge Splitting Test according to Tschegg) for cubic specimen as well as the beam test methods "TC RILEM 162-TDF" or "ÖNORM EN 14651" and the "Richtlinie Faserbeton - Ausgabe März 2002". Additionally reference specimen of plane concrete without fibers have been tested.
The advantages of the wedge splitting methode compared to the "TC RILEM 162-TDF" or "ÖNORM EN 14651" and the "Richtlinie Faserbeton - Ausgabe März 2002" are that the test specimen have only about one fifths of the volume and mass of the beams. This allows material-saving testing which can be explained with an easy spindle test machine. To provide the biaxial load two hydraulic pressure devices are used. They work with defined, homogeneous and constant pressure for the whole test duration.
The fracture behaviour was recorded with different pressure loads by acoustic emissions measurement and animated graphically, by a specially developed program, in relation to the strength-CMOD(crack mouth opening displacement)-diagram. In this way it is possible to compare directly the crack propagation with the actual damage propagation. This provides more precise information about the size and the course of the process zone to get more knowledge of fiber reinforced concrete under biaxial load.
Keywords: uniaxial; biaxial; Faserbeton; Bruchverhalten; Keilspaltmethode
uniaxial; biaxial; fiber; reinforced; concrete; wedge; splitting
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-44730
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11657
Library ID: AC07808513
Organisation: E138 - Institut für Festkörperphysik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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