Zur Ermüdung von Beton und Stahlfaserbeton

Abstract Zur Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Werkstoffen wie Beton und Stahlfaserbeton unter zyklischer Beanspruchung konstanter Amplitude haben sich W ÖHLER linien etabliert. Im Einstufen‐Schwingversuch wird dabei eine Materialprobe einer zyklischen Beanspruchung bis zum Bruch ausgesetzt und die Anzahl aufnehmbarer Lastspiele logarithmiert als Funktion der Ermüdungslast aufgetragen. In der Literatur existiert eine Vielzahl empirischer W ÖHLER linien für z. B. normal‐ und hochfeste Betone ohne und mit Faserzusatz unter Schwell‐ oder Wechselbeanspruchung. Ein universell gültiger Ansatz fehlt hingegen bisher. Im Beitrag wird das Ermüdungsverhalten von Beton und Stahlfaserbeton verglichen und ein energetisches Duktilitätsmaß vorgestellt, das zur Klassifizierung der Betone geeignet ist und eine einheitliche Beschreibung des funktionalen Zusammenhanges von Bruchlastspielzahl und Ermüdungslast ermöglicht. Die mechanische Basis des Duktilitätsmaßes erlaubt zudem insbesondere für zyklisch biegezugbeanspruchte Stahlfaserbetone die gezielte Optimierung ermüdungsrelevanter Parameter wie Fasertyp und ‐menge. Anhand von Versuchsergebnissen aus der Literatur werden Genauigkeit und Allgemeingültigkeit des neuen Ansatzes verifiziert und an Beispielen vorgestellt. Fatigue of plain and steel fibre reinforced concrete To assess fatigue‐life of plain and steel fibre reinforced concrete Wöhler‐ or rather SN‐curves are well established. Those curves providing information about logarithmised numbers of cycles until failure as a function of constant amplitude loading can easily be derived via testing. In literature, a huge number of empirical SN approaches are available, valid either for normal or high‐performance concrete containing variable amounts of fibres for instance. However, a more general approach is still missing. Subsequently, fatigue life of plain and steel fibre reinforced concrete at constant amplitude loading is contrasted yielding to modified but universally valid SN‐curves containing a new toughness index. The mechanically based toughness index is suitable to distinguish between plain and fibre reinforced concrete and allows for the optimization of fibre characteristics like type and dosage to ensure maximum fatigue life. Finally, the presented SN approach is verified using test data from literature. The results are in good accordance on average.