02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften

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2014 - 20162

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Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Werkstoffe im BauwesenPublication Type: search.filters.UBSTyp.Verschiedenartige Texte

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    ItemOpen Access
    Einfluss einer hohen Kaltumformung auf das Loch- und Spannungsrisskorrosionsverhalten nichtrostender Stahldrähte im Hinblick auf die Anwendung im Spannbetonbau : Schlussbericht zu dem IGF-Vorhaben 17213 N/1
    (2014) Rauscher, Thomas; Nürnberger, Ulf
    Hochfeste nichtrostende Stähle wurden unter kritischen Bedingungen des Spannbetonbaus untersucht. Bei den untersuchten Werkstoffen handelt es sich einerseits um austenitsche Stähle, andererseits um Duplex-Stähle (austenitisch-ferritisch). Die Zugfestigkeiten der untersuchten nichtrostenden Werkstoffe liegen in einem Bereich von 990 bis 2125N/mm², was durch eine starke Kaltumformung der Drähte erreicht wurde. Nichtrostende Stähle besitzen wegen der niedrigen Elastizitätsgrenze eine höhere Anfangsrelaxation als herkömmliche Spannstähle. Es konnte gezeigt werden, dass wegen des ausgeprägten Verfestigungsverhaltens dieser Nachteil durch ein zusätzliches Nachspannen kompensiert werden kann. Die Feststellung des Lochkorrosionsverhaltens erfolgte mittels potentiodynamischer Messung des Lochkorrosionspotentials. Bei den metastabilen austenitischen Stählen und den Duplexstählen besteht zwar die Tendenz, dass das Lochkorrosionsverhalten mit zunehmender Kaltumformung geringfügig ungünstiger wird. Die Lochkorrosionsbeständigkeit verbleibt jedoch auf einem hohen Niveau. Die nichtrostenden Stähle weisen auch nach starker Kaltumformung, also bei den höchsten untersuchten Festigkeiten, ein deutlich besseres Lochkorrosionsverhalten als herkömmliche Spannstähle vergleichbarer Festigkeit auf. Zur Feststellung der Anfälligkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion wurden isotherme Standzeitversuche an Bügelproben in chloridgesättigten Elektrolyten bei unterschiedlichen pH-Werten und Temperaturen durchgeführt. Vor allem ansteigende Temperaturen und fallende pH-Werte, tendenzmäßig aber auch hohe Kaltumformungen, führen zu einer Abnahme der Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion. Die Beständigkeit gegenüber wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion wurde mittels FIP-Versuchen in hochkonzentrierter Ammoniumthiocyanatlösung ermittelt. Anhand von mikroelektrochemischen Versuchen konnte gezeigt werden, dass die verformungsinduzierten Martensitbereiche die korrosionsanfälligere Gefügephase bei metastabilen Austeniten darstellen. Bei den Duplex-Stählen ist die ferritische Phase anfälliger gegenüber Korrosion. Unter Berücksichtigung aller Ergebnisse gilt folgendes: Die gefügestabilen Austenite 1.4401 und 1.4571, der Duplexstahl 1.4462 sowie der Manganaustenit P558 zeigen gegenüber allen untersuchten Korrosionsarten ein durchwegs sehr gutes und erheblich besseres Korrosionsverhalten als herkömmliche Spannstähle. Bei dem Stahl 1.4462 sollte die Festigkeit, schon wegen der geringeren Verformungskennwerte bei zu hohen Kaltverfestigungen, allerdings auf Werte deutlich unter 2000N/mm² begrenzt werden. Die metastabilen Stähle 1.4301 und 1.4310 besitzen gegenüber den vorgenannten Stählen eine geringere Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Lochkorrosion und sind somit nur mit Einschränkung für einen Einsatz im Spannbetonbau zu empfehlen. Der Duplexstahl 1.4362 liegt hinsichtlich seiner Beständigkeit gegenüber wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion nur im Bereich der un- bzw. niederlegierten Spannstähle und ist somit für eine Anwendung im Spannbetonbau nicht zu empfehlen. Der Mangan-Austenit P560 und der nickelärmere Duplexstahl 1.4062 sind wegen ihrer geringen Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion ungeeignet für einen Einsatz im Spannbetonbau.
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    ItemOpen Access
    Coupled thermo-mechanical inelastic analysis of reinforced concrete flexural members subjected to fire loads
    (2016) Lakhani, Hitesh; Sharma, Akanshu; Hofmann, Jan
    A simplified procedure to evaluate the complete-load-deflection time response of Reinforced Concrete (RC) flexural members subjected to fire loads is presented in this report. The proposed approach is extendable for performance evaluation of RC structures at all three levels of complexity namely member level (e.g. beams, columns), sub assembly level (e.g. beam-column joints) and as well as the structural level. This approach involves the determination of moment-curvature characteristics for the critical sections of the fire affected structural member and performing nonlinear static analysis to determine the load-deflection response of the member exposed to fire loads. The thermal analysis is first performed to determine the temperature distribution across the section, for a given fire duration. Temperature-dependent stress-strain curves for concrete and steel are then utilized to perform a moment-curvature analysis. The moment-curvature relationships are obtained at regular intervals of the fire exposure. These are then utilized to obtain the load-deflection plots following nonlinear static analysis (Pushover Analysis). The load-deflection plots obtained for the different exposure duration's are then used to obtain the deflection-time plots for a particular load level. Moreover, one of the important issues of modeling the initial stiffness giving due consideration to stiffness degradation due to material degradation and thermal cracking has been addressed in a rational manner. The approach is straightforward and can be easily programmed in spreadsheets. Implementation and validation of the proposed approach with various experiments available in literature has been discussed in detail in this report. The report also discusses the in-house code developed for carrying out 2D transient heat transfer analysis and obtaining moment-curvature relationships.