Untersuchungen zum Einfluss der Probekörpergröße auf den Ermüdungswiderstand von hochfestem Beton

Die Verwendung hochfester Betone für Bauwerke, die nicht vorwiegend ruhenden Beanspruchungen ausgesetzt sind, wird durch die derzeitigen normativen Regelungen und die damit verbundenen erheblichen Abminderungen der Rechenwerte der Druckfestigkeit unter Ermüdung erschwert. Um den Ermüdungswiderstand dieser Betone zukünftig weiter zu untersuchen, bedarf es u. a. Erkenntnisse zur Probekörpergeometrie. Denn es besteht die Frage, wie sich die Ergebnisse aus Ermüdungsprüfungen zu einer begründeten und sicheren Aussage zum Ermüdungswiderstand des Betons im Bauwerk übertragen lassen bzw. wie die Ermüdungsprüfung gestaltet werden muss, damit solche Aussagen möglich werden. Im Rahmen dieses Artikels werden erste Erkenntnisse zum Einfluss der Probekörpergröße auf das Ermüdungsverhalten von zwei hochfesten Betonen vorgestellt. Dabei werden Zylindergrößen von d/h = 60/180 mm und 100/300 mm unterschieden. Es zeigte sich, dass insbesondere für bezogene Oberspannungen von So ≤ 0,7 die kleineren Probekörper deutlich höhere Bruchlastwechselzahlen erreichten. Allein eine Normierung der im Ermüdungsversuch aufgebrachten Beanspruchungen auf die Druckfestigkeit der jeweiligen Probekörpergröße konnte den Größeneinfluss nicht ausgleichen. Demnach müssten weitere Effekte für diese Beobachtung verantwortlich sein. Jedoch lässt sich schlussfolgern, dass die Probekörpererwärmung während des Ermüdungsversuchs einen entscheidenden Einfluss auf die im Probekörper vorherrschenden Spannungszustände und somit auf den Ermüdungswiderstand besitzt. Solche Einflüsse näher zu untersuchen, ist Gegenstand weiterer Forschungsarbeiten.

Investigations on the influence of the specimen size on the fatigue resistance of high-strength concrete
The use of high-strength concrete for structures which are exposed to cyclic loading can be inefficient by the present normative regulations due to a considerable reduction of the compressive strength. For further investigations of the fatigue resistance for those concretes, the knowledge about the influence of the specimen geometry is required. The question is how the results of fatigue tests in the laboratory can be transferred to the fatigue resistance of concrete in structures. In this article, the first findings on the influence of the specimen size on the fatigue behavior of two high-strength concretes are presented. Therefore, cylinder sizes of d/h = 60/180 mm and 100/300 mm were tested. It has been shown that the smaller test specimens lead to significantly higher numbers of cycles to failure, especially for related stress ranges of So ≤ 0.7. The normalization of the applied fatigue stresses to the compressive strength of the respective specimen size does not seem to compensate the influence of the size. However, it can be assumed that the specimen temperature during the fatigue test could have a decisive influence on the stress conditions in the specimen and thus on the fatigue resistance.