Evaluation of the Stress-Strain Behaviour of UHPFRC as Derived from Analysis of Four-Point Bending Tests
Autor: André Robert
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Der Einsatz von kurzen Fasern bei UHPFRC (Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete) verhindert sprödes Versagen bei Zugbelastung und ermöglicht nach dem Reissen des Querschnitts eine weitere Erhöhung der Last. Dieser Effekt wird Strain Hardening genannt und beschreibt das Verhalten von UHPFRC auf Zugbelastung. Aufgrund der komplexen Beziehung zwischen den Fasern und der Betonmatrix ist das Materialverhalten aber noch immer sehr unklar. Durch die Auswertung von 4-Punkt Biegeversuchen mit Digital Image Correlation konnten wichtige Materialparamter wie die Verschiebungen und die Dehunungen zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden.
Anhand dieser Daten war es möglich, die lineare Zunahme der Stauchungen zum Abstand der Neutralachse zu belegen. Weiter wurde ein Ansatz entwickelt, um die Spannungen auf der Druckseite zu bestimmen und dann mithilfe des Gleichgewichts der Kräfte und des Gleichgewichts der Momente, Ort und Betrag der wirkenden Zugkraft, welche aus den Zugspannungen resultiert, im Querschnitt zu bestimmen. Das Resultat ist unten dargestellt.
Weiter wurde der Nachweis der SIA 2052 für Biegung auf den Datensatz angewendet und auf Übereinstimmung überprüft. Auch dieses Resultat ist unterhalb für einen der betonierten Prüfkörper dargestellt. Weiter wurde der Vorschlag der SIA der Spannungsverteilung für die Bestimmung der Zugfestigkeit mithilfe der inversen Analyse überprüft. Wie die Auswertungen gezeigt haben, scheint die angenommene Spannungsverteilung im Vergleich zu den experimentellen Ergebnissen auf etwa 6% genau zu stimmen, wobei die Anwendung gemäss SIA auf der konservativen Seite ist. Zuletzt wurde versucht, in einem neuen Ansatz aus den Daten des DIC das Rissmoment zu bestimmen. Erste Auswertungen haben gezeigt, dass die Methode funktioniert.
Abschliessend kann gesagt werden, dass das Modell des Strain Hardening bei Zugbelastung und die Annahmen in der Norm so in der Anwendung durch die Versuche mit den UHPFRC Platten bestätigt werden konnten.
