Dissipationsenergie bei Ermüdungsversuchen an Betonprobekörpern

Aufgrund des visko-elasto-plastischen Materialverhaltens von Beton wird Probekörpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugeführt. Die entsprechenden Energiegrößen werden durch Hystereseflächen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ansätze, wofür diese Energie verwendet wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil dieser dissipierten Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Mithilfe der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik lassen sich diese Energiegrößen für jeden Lastwechsel eines Ermüdungsversuchs schnell und zuverlässig bestimmen. Anschließend wurden mit dem implementierten Algorithmus die dissipierten Energien von insgesamt 27 zyklischen Versuchen ausgewertet. Analog zu der Dehnungsentwicklung und der Steifigkeitsdegradation weisen auch die Verläufe der dissipierten Energie über die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probekörpererwärmung und dissipierter Energie konnte bestätigt werden.

Dissipation energy during fatigue tests on concrete specimens
Due to the visco-elastoplatic material behaviour of concrete, energy is supplied to specimens and components as a result of cyclic loading. Hysteresis areas of stress-strain curves describe the corresponding energy quantities. There are different approaches in the literature for what this dissipated energy is used. First studies indicate that at least a part of this energy is transformed into thermal energy. Using the described algorithm, the dissipated energy quantities for every load cycle of a fatigue test can be calculated quickly and reliably. The analysis of fatigue tests of 27 concrete specimens shows similarities of the development of the dissipated energy per load cycle with the strain development and the degradation of the stiffness during fatigue tests. Furthermore, a correlation between the number of load cycles to failure and the quantity of dissipated energy per load cycle was determined. In particular, the connection between the dissipated energy and the warming of the concrete specimens was verified.