Zur Abbildung des ausgeprägt nichtlinearen Verformungsverhaltens von Sand wird ein neues Konzept vorgestellt, das basierend auf einer zeitabhängigen Plastizitätstheorie in Verbindung mit einem Überspannungskonzept als besonderen numerischen Vorteil eine symmetrische Formulierung der Systemmatrizen auch bei bichtassoziierten Fließregeln zulässt.Da granualre Stoffe lange vor dem Erreichen des Grenzzustands der Tragfähigkeit bereits große Verzerrungen erleiden, ist eine geometrisch nichtlineare Modellbildung erforderlich. In dieser Arbeit wird die übliche Annahme kleiner Verzerrungen auf die elastischen Anteile beschränkt, für die inelastischen Anteile und für die Gesamtverzerrungen gilt diese Einschränkung nicht. Die inelastischen Verzerrungen werden für die Modellbildung in volumenkonstante plastische und dilatante, d.h. die Lagerungsdichte ändernde Anteile getrennt.Ferner wird eine Kopplung des Verformungsverhaltens des Sands mit den Strömungsprozessen eines in den Kapillaren vorhandenen kompressiblen Fluids hergeleitet. Hiermit wird die Spannungsumlagerung vom Boden auf das Fluid und umgekehrt in ihrer zeitlichen Entwicklung erfasst. Unter den entsprechenden physikalischen Voraussetzungen ist sogar der stufenlose Übergang von einer tragfähigen granularen Struktur bis zu deren Destabilisierung durch Verflüssigungseffekte darstellbar.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Forschungsvorhaben hat das übergeordnete Ziel, mit dem Aufbau eines Schadensmodells und durch eine Gegenüberstellung der Randbedingungen der Gefriervorgänge im Beton mit den Strukturkennwerten des Betons eine Bewertung der Frostbeanspruchung des Betons unter den realen Praxisbedingungen zu ermöglichen. Dabei soll durch eingehende Laboruntersuchungen das Betongefüge charakterisiert werden. Die Randbedingungen zum Gefrieren des Wassers im Beton und die gefrierbedingte Aufsättigung des Betons werden mit dem MRE-Verfahren untersucht. Durch eine kontinuierliche Ultraschalllaufzeitmessung und Schallemissionsanalyse während des Frostversuchs wird der Verlauf der inneren Schädigung im Beton untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die Begriffe der mäßigen und hohen Wassersättigung von Beton finden bei der Zuordnung von Betonbauteilen in die Expositionsklassen XF1/XF2 bzw. XF3/XF4 nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2 Verwendung. Bislang lagen jedoch nur wenige Erkenntnisse zur tatsächlichen Temperaturbeanspruchung und insbesondere des Sättigungsgrades von Betonbauteilen aus dieser Expositionsklasse vor. Ziel der Arbeit war es, einen Beitrag zum Kenntnisstand der maßgeblichen Einwirkungsparameter der Temperatur und des Sättigungsgrades des Betonporengefüges unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu leisten und diese im Hinblick auf die Intensität der Frostbeanspruchung zu bewerten. Durch die kombinierte Bestimmung des Wassersättigungsgrades und der Temperatur im Bereich der Betonoberfläche konnten die wesentlichen Unterschiede eines Frostangriffs auf Beton unter mäßiger und hoher Sättigung gezeigt werden. Das erleichtert künftig die Zuordnung von Betonbauteilen in bestimmte Expositionsklassen.
Aktualisiert: 2022-01-01
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Die Begriffe der mäßigen und hohen Wassersättigung von Beton finden bei der Zuordnung von Betonbauteilen in die Expositionsklassen XF1/XF2 bzw. XF3/XF4 nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2 Verwendung. Bislang lagen jedoch nur wenige Erkenntnisse zur tatsächlichen Temperaturbeanspruchung und insbesondere des Sättigungsgrades von Betonbauteilen aus dieser Expositionsklasse vor. Ziel der Arbeit war es, einen Beitrag zum Kenntnisstand der maßgeblichen Einwirkungsparameter der Temperatur und des Sättigungsgrades des Betonporengefüges unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu leisten und diese im Hinblick auf die Intensität der Frostbeanspruchung zu bewerten. Durch die kombinierte Bestimmung des Wassersättigungsgrades und der Temperatur im Bereich der Betonoberfläche konnten die wesentlichen Unterschiede eines Frostangriffs auf Beton unter mäßiger und hoher Sättigung gezeigt werden. Das erleichtert künftig die Zuordnung von Betonbauteilen in bestimmte Expositionsklassen.
Aktualisiert: 2021-11-02
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Das Forschungsvorhaben hat das übergeordnete Ziel, mit dem Aufbau eines Schadensmodells und durch eine Gegenüberstellung der Randbedingungen der Gefriervorgänge im Beton mit den Strukturkennwerten des Betons eine Bewertung der Frostbeanspruchung des Betons unter den realen Praxisbedingungen zu ermöglichen. Dabei soll durch eingehende Laboruntersuchungen das Betongefüge charakterisiert werden. Die Randbedingungen zum Gefrieren des Wassers im Beton und die gefrierbedingte Aufsättigung des Betons werden mit dem MRE-Verfahren untersucht. Durch eine kontinuierliche Ultraschalllaufzeitmessung und Schallemissionsanalyse während des Frostversuchs wird der Verlauf der inneren Schädigung im Beton untersucht.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Kurzfassung
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung der Zwangsbeanspruchungen und mit den daraus resultierenden Verformungen auf geotechnischen Bauwerke infolge Quellen von teilgesättigten, bindigen Böden. Zur Ermittlung eines Quellgesetzes zur Beschreibung dieses Volumenänderungsverhaltens wurden zwei spezielle Oedometergeräte entwickelt. Mittels eines modifizierten Oedometers können radiale und axiale Quelldrücke getrennt voneinander gemessen sowie axiale Dehnungen zugelassen werden. Die axialen Spannungen werden über eine Kraftmessdose ermittelt während die radialen über Dehnungsmessstreifen, die an der Außenfläche des Oedometerrings befestigt sind, bestimmt werden.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Zur Abbildung des ausgeprägt nichtlinearen Verformungsverhaltens von Sand wird ein neues Konzept vorgestellt, das basierend auf einer zeitabhängigen Plastizitätstheorie in Verbindung mit einem Überspannungskonzept als besonderen numerischen Vorteil eine symmetrische Formulierung der Systemmatrizen auch bei bichtassoziierten Fließregeln zulässt.Da granualre Stoffe lange vor dem Erreichen des Grenzzustands der Tragfähigkeit bereits große Verzerrungen erleiden, ist eine geometrisch nichtlineare Modellbildung erforderlich. In dieser Arbeit wird die übliche Annahme kleiner Verzerrungen auf die elastischen Anteile beschränkt, für die inelastischen Anteile und für die Gesamtverzerrungen gilt diese Einschränkung nicht. Die inelastischen Verzerrungen werden für die Modellbildung in volumenkonstante plastische und dilatante, d.h. die Lagerungsdichte ändernde Anteile getrennt.Ferner wird eine Kopplung des Verformungsverhaltens des Sands mit den Strömungsprozessen eines in den Kapillaren vorhandenen kompressiblen Fluids hergeleitet. Hiermit wird die Spannungsumlagerung vom Boden auf das Fluid und umgekehrt in ihrer zeitlichen Entwicklung erfasst. Unter den entsprechenden physikalischen Voraussetzungen ist sogar der stufenlose Übergang von einer tragfähigen granularen Struktur bis zu deren Destabilisierung durch Verflüssigungseffekte darstellbar.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Kurzfassung
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, ein elasto-plastisches Stoffmodell für teilgesättigte bindige Böden zu entwickeln. Abweichend von den aus der Literatur bekannten Stoffmodellen für teilgesättigte Böden werden Änderungen von Zustandgrößen unmittelbar erfassbar sein. Der Einfluss der Zustandsgrößen Anfangsporenzahl, -sättigungsgrad, Temperatur, Konsolidierverhältnis sowie des Spannungsniveaus auf das mechanische Verhalten eines gängigen, ausgeprägt plastischen Tons wird untersucht. Zur Ermittlung der relevanten Stoffparameter wird eine Reihe aufwändiger Versuche in einem neu entwickelten Triaxialgerät durchgeführt. Dieses Triaxialgerät ist in der Lage, die für teilgesättigte Böden charakteristische Saugspannung während des Versuchs sowohl zu messen als auch zu regeln. Die in diesem Triaxialgerät durchgeführten Versuche dienen zur Ermittlung des deviatorischen Versagenszustandes des Bodens. Der Einfluss sämtlicher Zustandgrößen auf die Grenzfläche des Stoffmodells wird für den vorliegenden Kaolinit mittels eines Separationsansatzes in einem einzigen Parameter berücksichtigt. Die weiteren Parameter des Modells bleiben für alle Zustände konstant. Das Verhalten im elastischen Bereich ist durch Funktionen für Kompressions- und Schubmodul gesteuert, die von den Zustandsgrößen abhängen. Das volumetrische Verhalten erfasst eine Kappenfunktion, die an die deviatorische Grenzfläche anschließt. Das entwickelte Stoffmodell wird mittels der Schnittstelle UMAT in das FE-Programmsystem ABAQUS implementiert. Die Validierung des Modells erfolgt anhand der Simulation verschiedener Laborversuche. Abschließend wird eine geotechnische Problemstellung in Form einer Flachgründung untersucht und die maximal aufnehmbare Spannung bei Aufsättigung durch Beregnung des Bodens aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Die Begriffe der mäßigen und hohen Wassersättigung von Beton finden bei der Zuordnung von Betonbauteilen in die Expositionsklassen XF1/XF2 bzw. XF3/XF4 nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2 Verwendung. Bislang lagen jedoch nur wenige Erkenntnisse zur tatsächlichen Temperaturbeanspruchung und insbesondere des Sättigungsgrades von Betonbauteilen aus dieser Expositionsklasse vor. Ziel der Arbeit war es, einen Beitrag zum Kenntnisstand der maßgeblichen Einwirkungsparameter der Temperatur und des Sättigungsgrades des Betonporengefüges unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zu leisten und diese im Hinblick auf die Intensität der Frostbeanspruchung zu bewerten. Durch die kombinierte Bestimmung des Wassersättigungsgrades und der Temperatur im Bereich der Betonoberfläche konnten die wesentlichen Unterschiede eines Frostangriffs auf Beton unter mäßiger und hoher Sättigung gezeigt werden. Das erleichtert künftig die Zuordnung von Betonbauteilen in bestimmte Expositionsklassen.
Aktualisiert: 2021-11-02
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