Dynamische Eigenschaften von Beton im Experiment und in der Simulation

Beton verhält sich unter dynamischer Belastung anders als unter statischer Belastung. Als wesentliche stoffliche Ursache hierfür werden üblicherweise innere Transporteffekte bei niedrigen Dehnraten bis ca. ϵ = 1/s angenommen. Bei höheren Dehnraten bis ca. ϵ = 300/s werden vermutlich Trägheitseffekte bei der Bildung von Rissen maßgebend. Die messtechnische Erfassung dieser Effekte und die klare Trennung von stofflichen und strukturellen Phänomenen sind Gegenstand aktueller Forschung. Eine Möglichkeit, das Verhalten von Beton bei höheren Belastungsgeschwindigkeiten zu untersuchen, bietet der Split‐Hopkinson‐Pressure‐Bar‐Versuch (SHPB‐Versuch).

Nachfolgend werden Versuche für einen Normalbeton C35/45 mit Belastungen im quasi‐statischen Bereich bis hin zu Lasten, die Dehnraten von bis zu ϵ = 211/s erzeugen, vorgestellt, ausgewertet und durch Simulationen abgebildet. In der Simulation wird ein Materialmodell verwendet, das auf einem um eine nicht‐lokale Formulierung der Plastizität erweiterten Modell der Mikroebenen basiert. Zusätzlich wird die Massenträgheit der Struktur berücksichtigt. Es wird aufgezeigt, dass die experimentell ermittelte höhere Beanspruchbarkeit des Betons bei gesteigerten Dehnraten numerisch abgebildet werden kann.