Dauerschwingverhalten von Betonstahl im Dauerfestigkeitsbereich N ? 10 Millionen

Das Ermüdungsverhalten von Betonstahl im Dauerfestigkeitsbereich stellt sich so gut wie unerforscht dar. Windenergieanlagen (On- und Offshore) werden jedoch gerade diesen hohen Lastwechselzahlen aus Windbeanspruchung und Seegang ausgesetzt. Für die Untersuchung dieser Fragestellung wurden rund 80 Betonstähle mit zwei unterschiedlichen Durchmessern (10 und 16 mm) auf drei verschiedenen Schwingweiten getestet. Die Probekörper wurden teilweise bis zu 100 Mio. Lastwechseln in einem Hochfrequenzpulsator mit ca. 100 Hz beansprucht. Dabei wurde insbesondere der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit bei größeren Durchmessern deutlich. So versagten die Proben mit Durchmesser 16 mm vorzeitig an Oberflächenbeschädigungen aus dem Walz- bzw. Richtprozess, während die dünneren Probekörper die vorgegebene Lastwechselzahl erreichten. Mit zunehmender Schwingweite konnte zudem eine starke Zunahme von Einspannbrüchen unabhängig vom Durchmesser festgestellt werden. Mit zunehmendem Durchmesser wurde ein stärkerer Abfall der Überlebenswahrscheinlichkeit beobachtet. Bei Betrachtung der Oberfläche mit dem Rasterelektronenmikroskop konnten zahlreiche Anrisse an der Oberfläche von Durchläufer-Probekörpern festgestellt werden. Diese waren insbesondere an kerbspannungsexponierten Stellen wie Rippenfüßen oder Kerben aus dem Richtprozess zu finden.

Fatigue behaviour of reinforcing steel in the very-high-cycle-fatigue regime N ≥ 10 millions
The fatigue behaviour of reinforcing steels in the very-high-cycle-fatigue regime is almost unexplored. Especially wind turbines (on- and offshore) are exposed to these high numbers of cycles caused by wind and tide. 80 reinforcing steels with two different diameters (10 and 16 mm) were tested on three different stress ranges for investigating into this topic. All experiments ran in a high frequency pulsator with a frequency of about 100 Hz, some of them reached up to 100 million numbers of cycles. The surface quality of the specimen with a larger diameter had a great influence on the fatigue behaviour. These specimen failed early at areas with surface damages caused by the rolling or straightening process. The thinner specimen reached the given number of cycles without any failure. A great increase of the failure type «breakage» could be detected with increasing stress range. This was independent of the specimen diameter. A greater decrease of the survival probability was detected for specimen with a larger diameter. The surface of run-out specimen was examined by a scanning electron microscope. Many cracks have been detected especially at areas with high notch stresses like rib feet or notches caused by the straightening process.