Abschätzung der Rissausbreitung in Stahlbetonbauteilen

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Die Rissbildung in Beton ist ein komplexes Phänomen, welches durch äußere Lasten und Zwang hervorgerufen werden kann und somit das Last-Verformungs-Verhalten von Stahlbeton beeinflusst, sobald die Zugfestigkeit überschritten wird. Folglich ist es bedeutsam vorherzusagen, wo Risse auftreten und wie sie sich ausbreiten.
Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über die im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität der Bundeswehr München durchgeführten Experimente an Stahlbetonscheiben und -platten sowie über die wesentlichen Ergebnisse derselben. Anschließend wird auf die aktuelle Forschung des Autors eingegangen. Um ein besseres Verständnis zur Spannungsverteilung in der direkten Umgebung der Längs- und Querbewehrung zu erlangen, wird ein kleiner vereinfachter Ausschnitt einer Stahlbetonplatte in dem Finite-Elemente-Programm ANSYS modelliert. Ziel war es, die Möglichkeiten und Grenzen der Extended Finite Element Method (XFEM), welche in ANSYS zur Rissfortschrittsanalyse implementiert ist, zu evaluieren sowie den Ort der Rissinitiierung und die Rissausbreitung zu untersuchen.

Assessment of the crack propagation in reinforced concrete
Cracking of concrete is a complex phenomenon induced by direct loads or restraints affecting reinforced concrete structures as soon as the tensile strength of the concrete is exceeded. Hence it is important to predict where cracks will be located and how they will propagate.
This paper presents a short overview on the experiments on R/C-panels and slabs carried out in the Laboratory for Structural Engineering at the University of the German Armed Forces in Munich and on the results obtained. Next, the current research carried out by the author is presented. To understand the stress distribution in the direct vicinity of the longitudinal and transversal reinforcement bars a small simplified section of a R/C slab was modeled in the finite element program ANSYS. The aim is to evaluate the capabilities and limitations of the Extended Finite Element Method (XFEM) implemented in ANSYS to simulate crack growth and to determine where the crack will initiate and propagate in this region.