Stephan ABERER
Experimentelle und numerische Studien zum zeitabhängigen Tragverhalten von Verbundankern
2012
Bei den Befestigungsverfahren kann grundsätzlich zwischen den Einlegemontagen und den nachträglichen Montagen unterschieden werden. Bei den letztgenannten ist der Planungsaufwand deutlich geringer. Weiters wird zwischen mechanischen und chemischen Verfahren unterschieden. Während bei mechanischen Verankerungen die einwirkende Kraft meist punktuell in den Untergrund eingeleitet wird, erfolgt dies bei chemischen Verankerungssystemen immer über die gesamte Mantelfläche des Bohrlochs. In der vorliegenden Arbeit wird das zeitabhängige Tragverhalten von Verbundankern numerisch mittels der Methode der Finiten Elemente untersucht. Während für Beton und Stahl das zeitabhängige Materialverhalten bekannt ist, muss für chemische Verbundmörtel dieses im Detail bestimmt werden. Die zeitabhängigen Formänderungen infolge einer gegebenen Dauerbelastung, die sogenannten Kriechverformungen, werden analog zu Beton mit Hilfe von Kriechmodellen beschrieben. Hierbei gilt es, die jeweilige Nachgiebigkeitsfunktion zu ermitteln, wofür verschiedenste Formulierungen verwendet werden können. Hierfür wurden experimentelle Untersuchungen an drei verschiedenen Mörtelsystemen durchgeführt.
In der Folge wurden Langzeitversuche für die verschiedenen chemischen Mörtelsysteme mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente untersucht und mit den jeweiligen Versuchsergebnissen verglichen. Hierbei konnte eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Versuch festgestellt werden und somit die experimentell ermittelten Nachgiebigkeitsfunktionen validiert werden. Abschließende Parameterstudien geben Auskunft über die Bedeutung diverser Einflussgrößen, wie z.B. der Streuung der Versuchsdaten oder möglicher Interpolationsfehler bei der Bestimmung der Nachgiebigkeitsfunktionen.
There are two different kinds of fastening processes; cast-in-place installations and post-installed installations. The latter has a significantly lower planning effort. Furthermore, one must differentiate between mechanical and chemical systems. While mechanical anchors transfer the applied force into the base material at one point, chemical anchors do this always over the drilling hole's entire area. In the following thesis, the Finite Element Method is used to numerically analyze the time-dependent behaviour of chemical anchors. While the latter is well known for concrete and steel, it still needs to be investigated for chemical mortar systems. The time dependent deformations caused by a constant load, the so-called creep deformations, are defined by compliance functions, where different kinds of formulations are available. For this purpose three different mortar systems are investigated experimentally.
Furthermore, results of long-term experiments for different mortar systems are compared with simulation results. The correspondence between simulation and experiment is good. This means, that the experimentally determined compliance function can be validated. Parameter studies show the significance of several influencing factors, for example, the scatter of experimental data or the interpolation error in the course of determining the compliance function.