Masterarbeit (abgeschlossen)

Sebastian Kube

Durchführung von Spritzbetonversuchen zur Untersuchung des zeitabhängigen Materialverhaltens von Spritzbeton

Die Modellierung von Spritzbetonschalen dient zur Bemessung und zur Erstellung von Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweisen. Da die Tunnelschalen bereits zu einem frühen Zeitpunkt belastet werden, ist die Zeitabhängigkeit der Materialeigenschaften daher wichtiger als bei anderen Stahlbetonbauwerken. Unter hoher Belastung reagiert der Spritzbeton sehr zeit-, last-, dehnungs- und temperaturabhängig. Er kriecht, schwindet, entwickelt seine Festigkeit während des Vortriebs und den auftretenden Verformungen.
In numerischen Simulationen wird meist ein linear-elastisches Materialmodell gewählt. Die Steifigkeit und Festigkeit nehmen in den ersten Stunden nach Einbau stark zu, die Duktilität und die Kriecheffekte in der Schale nehmen hingegen ab. Nach Erreichen der maximalen Festigkeit zeigt der Spritzbeton plastisches Verhalten, nach Überschreitung der Dehnung bei maximaler Festigkeit tritt Entfestigung auf.
Die zeitabhängige Zunahme von Steifigkeit und Festigkeit im Beton kann mit linear-elastischem Material durch eine schrittweise Vergrößerung der Steifigkeit (hypothetischer E-Modul) und Festigkeit gewährleistet werden. Dabei wird jedoch die Duktilität vernachlässigt, was in der Regel zu größeren Schnittgrößen führt. Höherwertige Materialmodelle verlangen weitere Informationen zu den Materialeigenschaften.
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des zeitabhängigen Materialverhaltens von Spritzbeton. Grundlage zur Untersuchung ist die Erstellung eines Konzeptes für Spritzbetonversuche und Untersuchungen zum zeitabhängigen Materialverhalten. Die anschließende Analyse der Versuchsergebnisse und die Übertragung bzw. Weiterentwicklung bestehender Ansätze zur Beschreibung des zeitabhängigen Materialverhaltens schließen diese Arbeit ab.