Verbund von Beton und Bewehrungsstahl bei hochdynamischer Beanspruchung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Bei dem Entwurf von Bauwerken wie Botschaften, militärischen Einrichtungen und Kernkraftwerken sind neben den planmäßigen auch außergewöhnliche Beanspruchungen wie Explosion und Impakt zu berücksichtigen. Diese Einwirkungen führen zu großen Verzerrungsraten in den betroffenen Baustoffen. Es ist bekannt, dass sich die mechanischen Eigenschaften von Stahl und Beton ebenso wie ihr Verbundverhalten mit der Belastungsgeschwindigkeit verändern. Die Kenntnis des ratenabhängigen Verbundverhaltens von Stahl und Beton ist die Voraussetzung für die nichtlineare Analyse von Stahlbetonbauteilen bei hochdynamischen Beanspruchungen, wenn Systemreserven durch plastische Lastumlagerungen ausgenutzt werden sollen, die Dichtigkeit gegen Flüssigkeiten oder Gase gewährleistet sein muss und Anforderungen an die Begrenzung der Rissbreite bestehen oder die auftretende Verformung begrenzt werden muss. Um das komplexe Zusammenwirken von Stahl und Beton bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten zu erfassen, wurden geeignete experimentelle Methoden entwickelt. Auf Grundlage der Versuchsergebnisse werden Modelle vorgeschlagen, mit denen der Einfluss der Zeit auf den Verbund beschrieben werden kann.

Bond between concrete and reinforcement under high dynamic loading
In addition to the well-planned loads during life-cicle in usual structures, buildings such as embassies, military infrastructure or nuclear power plants must withstand also threads like impact and explosion due to terrorist atacks. These dynamic loads are leading to high strain rates in the construction materials. It is well known, that the mechanical properties of concrete and steel as well as their interaction change with an increase of the loading rate. The knowledge of the rate dependent bond behavior is the condition for the nonlinear analysis of high-dynamic stressed reinforced structural components, if system reserves should be activated by the formation of plastic hinges, a sealing effect against fluids and gases has to be ensured and the crack width or the deformation should be limited. The bond behavior between steel and concrete under high loading rates has been investigated. Different test configurations have been developed and an extensive test program has been performed. The results served as a basis for the development of a model for the bond behavior, where the influence of high strain rates is considered.