Svenja Höper

Svenja Höper, M.Sc.

Beethovenstraße 51

38106 Braunschweig

Telefon: 0531/391-3678

Forschungsvorhaben:

Schädigungsprozesse in faserbewehrtem ultrahochfesten Beton unter zyklischer Zugbeanspruchung - Numerische Untersuchungen

Ziel dieses Forschungsvorhabens im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleistungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab" (SPP 2020) ist die Erfassung, Beschreibung und Modellierung des Degradationsverhaltens von faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton (UHPFRC) unter zyklischer Zugbeanspruchung. Auf der Grundlage experimenteller Untersuchungen des iBMB - Fachgebiet Massivbau, TU Braunschweig, wird das Spannungs-Deformations-Verhalten von UHPFRC unter genauer Betrachtung der Schädigungsmechanismen und -entwicklung mathematisch-numerisch konsistent auf der Mesoskala modelliert.

Aufgrund des starken Anwendungsbezugs von faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton sind bislang nahezu ausschließlich makroskopische Modelle mit dem Ziel der Bauteilbemessung entwickelt worden. Demgegenüber zielt das vorliegende Forschungsvorhaben auf mikrophysikalisch begründete Modelle, die die zugrundeliegenden Mechanismen genauer beschreiben und so zusätzliche Hinweise auf die Gestaltung von Fasergeometrie und Fasergehalt sowie auf das Ermüdungsverhalten geben können.

Kontinuumsmechanische Modelle mit Berücksichtigung von inelastischem Deformationsverhalten und nichtlokaler Schädigung werden für die Beschreibung des Materialverhaltens der Einzelkomponenten unter Ermüdungsbeanspruchung erweitert. Das im Institut entwickelte Modell zur Beschreibung des Verbundverhaltens zwischen Beton und Bewehrungsstahl muss für den Verbundwerkstoff UHPFRC überarbeitet und zur Erfassung zyklischer Beanspruchung erweitert werden.

In dreidimensionalen FE-Simulationen von Faserauszug-Versuchen werden die Modelle der Einzelkomponenten zusammengeführt. Die Modellparameter werden dabei mithilfe von Evolutionsstrategien optimiert. Die Bewertung und Anpassung des Modells erfolgt im Bezug auf am iBMB (Fachgebiet Massivbau) durchgeführten Experimenten zum Spannungs-Deformations-Verhalten von UHPFRC unter zyklischer Zugbeanspruchung.

Publikationen im Rahmen des GRK:

Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften mit review:

J.-P. Lanwer, V. Oettel, M. Empelmann, S. Höper, U. Kowalsky and D. Dinkler. Bond behavior of micro steel fibers embedded in ultra-high performance concrete subjected to monotonic and cyclic loading. Structural Concrete (Early View), S. 1-11, 2019.

Konferenzbeiträge mit Veröffentlichung:

S. Höper, U. Kowalsky and D. Dinkler. Micro‐structure related modelling of ultra‐high‐performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) subjected to cyclic tensile loading. Proceedings of Applied Mathematics and Mechanics 18 (1), S. 1-4, 2018.[ DOI ]

S. Höper, U. Kowalsky and D. Dinkler. Mikrophysikalisch begründete Modellierung der Verbundwirkung in faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton (UHPFRC) unter zyklischer Zugbeanspruchung. In: Jens Schneider und Nihat Kiziltoprak (Hg.): Forschungskolloquium 2018 Grasellenbach. Baustatik-Baupraxis e.V. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden, S. 35-36, 2018.

S. Höper, U. Kowalsky, D. Dinkler, J.-P. Lanwer, V. Oettel and M. Empelmann. Experimental and numerical investigations of UHPFRC under cyclic tensile loading. Proceedings of the 7th International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (accepted). 2019.

J.-P. Lanwer, V. Oettel, M. Empelmann, S. Höper, U. Kowalsky and D. Dinkler. Degradation processes of UHPFRC under cyclic tensile loading. In: Derkowski, W. et al. (Ed.): Proceedings of the 16th fib Symposium, S. 1912-1919. 2019.

weiterführende Literatur:

S. Heinrich, U. Kowalsky and D. Dinkler. Evolution of nonlocal damage in mild steel under cyclic straining. Proceedings of the12th International Conference on Computational Plasticity (COMPLAS XII), 2013.

F. Cramer. Mehrfeld-Modell für chemisch-physikalische Alterungsprozesse von Beton. Dissertation, TU Braunschweig, 2016.

T. Stein, U. Kowalsky and D. Dinkler. Numerical analysis of reinforced concrete structures with particular focus on bond behaviour. Proceedings in Applied Mathematics and Medicine (PAMM), 2016.