Beton unter dynamischen Lasten

Die Erkenntnisse zum mechanischen Verhalten von Beton unter statischen Belastungen sind sehr zahlreich. Dagegen sind kaum experimentelle Ergebnisse zu starken dynamischen Lasten vorhanden. Hauptproblem ist dabei der große Maßstab der Heterogenität des Materials, der die experimentelle Streuung sehr hoch und die Experimente sehr aufwendig macht. Durchgängige Modelle für alle Anwendungsbereiche der Dynamik sind entsprechend kaum vorhanden. Diese Lücke schließt vorliegende Arbeit, indem das Problem der Heterogenität durch Zerlegung des Betons in seine Komponenten umgangen wird. Die wichtigsten Schritte sind dabei die Auswahl eines mesomechanischen Betrachtungsmaßstabes, die experimentellen Untersuchungen an den so definierten Komponenten Zementstein und Zuschlag und die Rückkoppelung durch mesomechanische Direktsimulation. Die Ergebnisse gehen in ein neu formuliertes makromechanisches Modell für Finite-Elemente-Verfahren (Hydrocodes) ein. Es kann die wichtigsten Phänomene des untersuchten dynamischen Belastungsbereichs und zahlreicher Erkenntnisse aus der Literatur zum ein- und mehraxialen Verhalten von Beton beschreiben. Dadurch ist die Durchgängigkeit der Beschreibung von statischen zu hochdynamischen Belastungen (Drücken bis 20 GPA und Dehnraten bis 107/s) verwirklicht.