In der vorliegenden Untersuchung wurden Messungen der Veränderungen der Ultraschallgeschwindigkeit in Betonproben verwendet, um die Entwicklung der Schädigung in Betonen der Festigkeitsklassen C80/C95 und C120/135 während Ermüdungsversuchen unter verschiedenen Beanspruchungsniveaus zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigten die Abhängigkeit der Entwicklung von Ermüdungsschäden von den Belastungsbedingungen und den Betoneigenschaften. Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen aus den hier vorgestellten Forschungsergebnissen ist, dass die Druckfestigkeit des Betons allein keinen Hinweis darauf gibt, ob ein Beton unter Ermüdungsbeanspruchung ein abruptes Versagen oder ein progressives und angekündigtes Versagensverhalten zeigt.

Der Bausektor wird von Politik und Öffentlichkeit als einer der größten Verbraucher von Ressourcen und als Verursacher hoher CO2-Emissionen wahrgenommen und steht deshalb bereits seit längerem im Fokus von Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsdiskussionen. Zur Unterstützung der im „Grünen Deal“ der EU und im Klimaschutzgesetz (KSG) der Bundesrepublik vorgezeichneten ambitionierten Ziele hat der DAfStb eine Roadmap „Nachhaltig bauen mit Beton“ erarbeitet. Diese beinhaltet konkrete kurz- und mittelfristige Maßnahmen zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele, aus denen dann weitere langfristig angelegte Vorhaben (Forschung, Richtlinien, Normung) entwickelt werden.

Beim Fördern von Transportbeton mittels Betonpumpen kann es zum unvorhergesehenen Blockieren der Förderleitung kommen. Die Ursachen dafür sind oftmals nicht offensichtlich und können mit rheologischen Eigenschaften des Frischbetons bzw. mit seinem Entmischungsverhalten, der Pumpleitungsgeometrie oder der Pumptechnik zusammenhängen. Die hohe Anzahl an Einflussfaktoren erschwert das Vorhersagen von Blockierungen in einem Fördersystem und ein frühzeitiges Ergreifen von Gegenmaßnahmen. Im vorliegenden Beitrag werden Erkenntnisse aus großmaßstäblichen Pumpversuchen vorgestellt. Diese Versuche wurden im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens „Sichere Betonförderung – Pumpbarkeit und Pumpstabilität“ (AiF-Nr. 20947 BG) durchgeführt, um eine wissenschaftliche Grundlage für die Beschreibung des Blockierungsverhaltens unterschiedlicher Betone zu schaffen und der Baubranche bereitzustellen.

There are various approaches available for the durability design of non-metallic reinforcement in concrete, such are ACI 440.1R-15, BISE-99, CHBDC-07, NS3473-98, and JSCE-97.These available design approaches are very general and consolidate all effects into a single factor for each type of Fiber Reinforced Polymer (FRP) material depending on the type of fiber, which does not actually resemble the real concrete service life. Thus, more reliable design approaches are in need and have been developed in recent years which tried to simulate real-life conditions. They provide safety factors by not only considering the type of fiber, but also the moisture conditions, temperature conditions, diameter of the bar, and service life of the structure. Such design approaches need to be considered in the standards that can be applied in the concrete design context. This study was a part of my master’s thesis.

Die verteilte faseroptische Sensorik (VFOS) auf Basis von Rayleighstreuung stellt ein besonderes und vielversprechendes Verfahren zur Dehnungsmessung im Betonbau und im Structural Health Monitoring (SHM) dar. Neben einer hohen Ortsauflösung und Messempfindlichkeit kann sie geringste Dehnungsänderungen an jedem Punkt der Messfaser erfassen. Für einen zuverlässigen Einsatz fehlen aktuell Material- und Handlungsempfehlungen; in der Literatur finden sich widersprüchliche Aussagen zu den Dehnungsübertragungsverlusten zwischen Substrat und Messfaser. Diesbezüglich beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Validierung des Messverfahrens für Szenarien im Betonbau. Neben der Applikation auf Stahl- und Betonoberflächen wurde die Integration in der Matrix untersucht. Im Zuge dessen sollten die Dehnungsübertragungsverluste verschiedener Fasercoatings bzw. Fasercoating-Klebstoff-Kombinationen überprüft werden. Darüber hinaus wurde ein Auswerteverfahren mithilfe der Programmiersprache Python entwickelt, das eine automatisierte Datenaufbereitung und Substituierung der Messabweichungen der enormen Datenmengen ermöglicht. Im Zuge der Validierung auf der Stahloberfläche wurden die Dehnungswerte der verschiedenen Coating-Klebstoff-Kombinationen an Präzisionsflachstählen im 4-Punkt-Biegeversuch mit einer photogrammetrischen Dehnungsmessung verglichen. Im Rahmen der Validierung auf der Betonoberfläche kamen Betondruckzylinder zum Einsatz, an denen zusätzlich zu den Coating-Klebstoff-Kombinationen der Einfluss einer Grundierung untersucht wurde. Induktive Wegaufnehmer dienten im Verlauf der Druckversuche als Vergleichsmesstechnik. Die Validierung verschiedener Coatingmaterialien in der Matrix fand anhand von Schwindversuchen an Betonprismen statt; als Vergleichsmessmethode dienten digitale Messuhren. Zur Bewertung der aus den Validierungsversuchen abgeleiteten Material- und Handlungsempfehlungen wurden Bauteilversuche an Betonbalken durchgeführt. Die Auswertung der Validierungsversuche zeigte, dass vor allem mit einem Ormocer-Coating gute Ergebnisse hinsichtlich der Dehnungsübertragung erzielt werden konnten. Im Falle einer Applikation empfiehlt sich die Verwendung eines Cyanacrylatklebstoffs -- besonders der M-Bond 200 überzeugte durch geringe Dehnungsverluste. Betonoberflächen sollten vorher geschliffen und mit Epoxidharz grundiert werden. Im Falle einer Integration in die Betonmatrix zeigten auch die Ormocer-Fasern minimale Unterschiede zur Vergleichsmessung. Die Ergebnisse der Bauteilversuche verifizieren die Handlungs- und Materialempfehlungen: Die Dehnungswerte der Fasern decken sich mit denen der analytischen Bemessung der Betonbalken. Lediglich an den Lasteinleitungsstellen konnten Oszillationen des Dehnungsverlaufs durch Gefügestörungen festgestellt werden. Forschungsbedarf besteht v.a. hinsichtlich der Validierung weiterer Komponenten (Klebstoff, Coating, Grundierungsmittel) und deren Langzeitstabilität, insbesondere bei chemischen und dynamischen Beanspruchungen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Überblick über verschiedene Materialien geschaffen werden, jedoch ist das Repertoire an verfügbaren Komponenten immens, gerade bei den Klebstoffen. Bei der Validierung auf der Betonoberfläche und in der Matrix kam eine Feinkornbetonmischung zum Einsatz. Diesbezüglich sollten in weiteren Forschungen unterschiedliche Matrices und Korngrößen Untersuchungsgegenstand sein. / Distributed fiber optic sensor (DFOS) technology based on Rayleigh scattering is a unique and promising method for strain measurement in concrete structures as well as structural health monitoring (SHM). It can detect the smallest strain changes at any point in the measuring fiber with a high spatial resolution and sensitivity. Currently, there exist no material and handling recommendations for a reliable application, and the literature contains contradictory statements on strain transfer losses between substrate and fiber. The present study deals with the validation of this measuring method for scenarios in concrete structures. Besides applications on steel and concrete surfaces, the integration in a concrete matrix was investigated. The validation yields results for strain transfer losses for different fiber coatings or fiber coating/adhesive combinations. Furthermore, the development of an evaluation method using the computer language Python provides automated data preparation and measurement error substitution of the enormous data volumes. For the validation on steel surfaces, the strain values of different coating-adhesive combinations on precision flat steels were compared in a 4-point bending test with a photogrammetric strain measurement. For the validation on concrete surfaces, concrete pressure cylinders were used to investigate the influence of a primer and different coating-adhesive combinations. Inductive displacement transducers served as a comparative measuring technique during the compression tests. Shrinkage tests allowed the validation of different coating materials in a matrix on concrete prisms. Digital dial gauges were used as a comparative measuring method. For evaluation purposes, the material and handling recommendations derived from the validation were tested on concrete beams. The results of the validation tests indicate good results regarding strain transfer with an Ormocer coating. For application as tested , the use of a cyanoacrylate adhesive is recommended -- especially M-Bond 200 was convincing due to its low strain losses. Concrete surfaces should be sanded and primed with epoxy resin. If integrated into a concrete matrix, the Ormocer fibers also showed minor differences from the comparative measurement. The results of the evaluation tests verify the handling and material recommendations: the strain values of the fibers correspond to the values obtained in concrete-beam analysis. Oscillations of the strain profile due to microstructural disturbances could only be detected at the load application points. Further research regarding the validation of additional components (adhesives, coating, primer) and their long-term stability, especially chemical and dynamic loads, is necessary. This study provides an overview of different coating and adhesives. However, the repertoire of available components is immense - especially for adhesives. During the validation on concrete surfaces and in matrix, a fine-grained concrete mixture was used. In this respect, different matrices and grain sizes should be the subject of further research.

A mechanical testing device was developed for testing the behavior of mineral-bonded composites under impact shear loading. The device is based on the well-known double shear specimen configuration and was designed to be used in a gravity split-Hopkinson tension bar (SHTB), enabling shear testing at high loading rates. In this work, results from impact shear testing performed on a normal cementitious matrix (NSM) and strain-hardening cement-based composites (SHCC) tested by means of the new device are presented and discussed. Failure behavior and fracture modes are analyzed using optical measurements and digital image correlation (DIC).

Um Lebewesen oder Bauwerke vor Impakteinwirkungen zu schützen, können die unterschiedlichsten Herangehensweisen angewandt werden. Es kann beispielsweise Energie durch innere Reibung, plastische Verformung oder Abfederung absorbiert oder umgelenkt werden. Möglichkeiten der Umsetzung sind lose Schüttungen, die beispielsweise im Fall von Steinschlagschutzgalerien eingesetzt werden, oder geschichtete Aufbauten, wie sie zum Beispiel für Personenrüstungen zum Einsatz kommen. Letztere sind sowohl in der Natur als auch in der Technik oft zu finden und dienen als Grundlage für die nachfolgend entworfenen Schutzkonstruktionen, die sich aus mineralisch gebundenen Kompositen zusammensetzen. Sie sollen in der Lage sein, Stahlbetonkonstruktionen vor Impakteinwirkungen zu schützen. Zunächst wurden die Eigenschaften der verwendeten Materialien unter statischen und dynamischen Lasten untersucht. Anschließend wurden mehrlagige Dämpfungsschichtaufbauten auf Stahlbetonbauteile aufgebracht, um das Dämpfungsverhalten in größerem Maßstab in Fallturmversuchen zu charakterisieren.

Im Rahmen der beschriebenen Arbeit erfolgt die experimentelle Untersuchung von nachträglich an Stahlbetonplatten aufgetragenen Verstärkungsschichten, die einer Impaktbelastung ausgesetzt werden. Die Grundlage hierfür bilden drei verschieden bewehrte Testserien, welche anhand eines entwickelten Versuchsschemas geprüft werden. Zielstellung ist die Quantifizierung der Leistungsfähigkeit rückseitig applizierter Verstärkungen sowie die Weiterentwicklung einer bereits existierenden Schädigungsbeschreibung und eines analytischen bzw. numerischen Modells.

Im vorliegenden Beitrag werden die prognostizierten Verformungen gemäß der Materialmodelle des fib Model Code 2010 sowie der DIN EN 1992-1-1:2011 realen Messdaten gegenübergestellt, die über einen Zeitraum von mehr als 12 Jahren an einer großen Talbrücke erfasst wurden. Die numerischen Berechnungen zeigen, dass sich die Stoffgesetze deutlich in ihrer Höhe und dem zeitlichen Verlauf der prognostizierten viskosen Betonverformungen unterscheiden. Die höchste Übereinstimmung mit den Messdaten wiesen die Stoffgesetze des EC 2 auf.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Modellierung der Torsionstragfähigkeit segmentierter Betontürme auf Basis der Wölbtheorie dünnwandiger Stäbe. Ziel ist die wirklichkeitsnahe Abbildung des Tragverhaltens und die Entwicklung eines Ingenieurmodells, das dem praktischen Anwender stets die Kontrolle über sein Handeln bewahrt und die Resultate ohne gesonderten Interpretationsbedarf als Bewertungsgrundlage ansetzt. Auf der Grundlage von mechanischen Modellvorstellungen und nichtlinearen numerischen Untersuchungen wird die sukzessive Entwicklung eines ingenieurmäßigen Ansatzes vorgestellt. Dieser dient als Grundlage der Validierung sorgfältig durchzuführender Versuche an Betonsegmenten.