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Fachthemen
DOI: 10.1002/best.201100076

Matthias Quast Anja Hummeltenberg Manfred Curbach

Hochleistungsleichtbeton unter Impakt
Die Sicherheit von Bauwerken gegen hochdynamische Beanspruchungen gewinnt seit einigen Jahren zunehmend an Bedeutung. Ob durch Fahrzeuganprall oder Steinschlag hervorgerufen ist ein Impaktereignis immer eine außergewöhnliche Belastung für ein Bauwerk. Durch diebei diesen hochdynamischen Vorgängen wirkenden Belastungsgeschwindigkeiten verändert sich das Materialverhalten von Beton signifikant gegenüber dem statischen Fall. Für eine realitätsnahe Bauwerksbemessung gegenüber Impakt muss das verzerrungsratenabhängige Materialverhalten verschiedener Betone noch besser erforscht werden. Durch die hier vorgestellten Versuche an Leichtbetonen soll ein Beitrag aufdiesem Gebiet geleistet werden. Nach der Beschreibung der verwendeten Hochleistungsleichtbetone und einer Erläuterung des Versuchsaufbaus des Split-Hopkinson-Bars (SHB) sowie der Messtechnik werden die durchgeführten Experimente für Dehnraten von 50 bis 150 1/s vorgestellt und die gewonnen Ergebnisse erläutert. Die Untersuchungen zeigen, dass Leichtbeton im Bereich hoherBelastungsgeschwindigkeiten ein ähnliches Verhalten wie hochfeste Normalbetone aufweist. High Performance Lightweight Aggregate Concrete under Impact Loading The resistance of civil engineering constructive works to high dynamic loadings has become increasingly important in recent years. Whether caused by a vehicle collision or falling rocks, an impact event is always an extraordinary load on a building. Due to the highdynamic processes acting at these loading rates, the material properties of concrete are changing significantly compared to the static case. To improve the building design to impact, it is important to know more about the strain rate dependent material behaviour of different types of concrete. The presented experiments on lightweight concrete should make a contribution in this field. After thedescription of the high performance lightweight aggregate concrete, an explanation of the experimental setup of the Split-Hopkinson-Bar (SHB) and the measurement technique, the experiments carried out for strain rates of 50 to 150 1/s are presented and the results obtained are discussed. The investigations show that lightweight concrete has a similar behaviour as normal high performance concrete athigh loading rates. Anprall von Fahr- und Flugzeugen, dem Einschlag von herabfallenden Bauwerksteilen (z. B. hervorgerufen durch Erdbeben) oder Steinschlag, die unter dem Begriff „Impakt“ zusammengefasst werden. Ein Impaktereignis ruft lokal sehr hohe Belastungsgeschwindigkeiten in den betroffenen Bauteilen hervor. Ein wichtiges Maß für die Größe der Belastungsgeschwindigkeit ist dieVerzerrungsrate. Im Folgenden werden die Begriffe Verzerrungs- und Dehnrate gleichberechtig verwendet, wobei der Ausdruck Verzerrungsrate für die dimensionslose Längenänderung über die Zeit der physikalisch korrekte ist. Der Begriff der Dehnrate ist dagegen im Bauwesen geläufiger und bezeichnet das Phänomen der Verzerrungsrate. Die meisten Baustoffe reagieren auf Belastungen mit hohen Verzerrungsraten mit einem– im Vergleich zum statischen Fall – veränderten Materialverhalten. Aufgrund seiner Heterogenität reagiert Beton besonders empfindlich auf erhöhte Dehnraten, was sich vor allem in einer gesteigerten Zug- und Druckfestigkeit zeigt. Eine Übersicht über die typischen Dehnratenbereiche verschiedener Beanspruchungen ist in Bild 1 dargestellt [1]. Die Einwirkungsdauer solcher hochdynamischen Belastungenbeträgt dabei nur wenige Mikro- oder Millisekunden, weshalb sie in das Gebiet der Kurzzeitdynamik eingeordnet werden. Steinschlaggalerien sind Bauwerke, die Verkehrswege entlang steiler Hänge vor Steinschlag, Lawinen- oder Murenabgängen schützen sollen und daher regelmäßig von Impaktbelastungen betroffen sind. Um solche Galerien möglichst gut für ihren Einsatzzweck bemessen zu können, ist ein...
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