Numerische Abbildung von Beton mit einem plastischen Schädigungsmodell – Grundlegende Untersuchungen zu Normalbeton und UHPC/Finite element simulation of concrete with a plastic damage model – Basic studies on normal strength concrete and UHPC

Die numerische Simulation des Tragverhaltens von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen mit nicht-linearen Finite-Elemente-Modellen gewinnt in der konstruktiven Ingenieurpraxis zunehmend an Bedeutung. In kommerziellen Finite-Elemente-Programmen stehen dem Anwender unterschiedliche Möglichkeiten zur Abbildung des Betonverhaltens in Form von plastischen Materialmodellen zur Verfügung. Zur Anwendung dieser Materialmodelle ist dabei in der Regel die Kenntnis des Betontragverhaltens unter einaxialer Druck- und Zugbeanspruchung erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Ansätze zur mathematischen Beschreibung dieser konstitutiven Beziehungen für Normalbeton und ultrahochfesten Beton (UHPC) vorgestellt und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in plastischen Materialmodellen untersucht. Darauf aufbauend werden numerische Simulationen mit einem plastischen Schädigungsmodell unter Verwendung eines einheitlichen Parametersatzes durchgeführt und mit den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen verglichen. Die Untersuchungen umfassen hierbei Materialprüfungen an Normalbeton und UHPC unter verschiedenen ein- und mehraxialen Spannungszuständen. Durch die Wahl geeigneter konstitutiver Beziehungen kann für die untersuchten Spannungszustände eine gute Übereinstimmung zwischen simuliertem und experimentell ermitteltem Betontragverhalten erreicht werden.