Untersuchungen zum Ermüdungswiderstand von Beton im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen

Die Lebensdauer von Tragwerken im konstruktiven Ingenieurbau wird in zunehmendem Maße neben statischen auch durch zyklische Einwirkungen dominiert, die letztlich ein Ermüdungsversagen bedingen können. Beton kommt als meistgenutztem Baustoff im Hoch-, Tief- und Ingenieurbau eine wesentliche Bedeutung zu. Fundierte Kenntnisse zu ertragbaren Lastwechselzahlen N von druckschwellbeanspruchtem Beton beschränken sich aktuell auf den sogenannten Low-Cycle-Fatigue (LCF)-Bereich bis N =105 sowie den sogenannten High-Cycle-Fatigue (HCF)-Bereich bis N =107. Ermüdungsvorgänge mit Lastwechselzahlen N > 107 werden formal dem sogenannten Very-High-Cycle-Fatigue (VHCF)-Bereich zugeordnet und sind bisher kaum erforscht. Diese Kenntnislücken betreffen insbesondere auch Windenergieanlagen aus Stahl- und Spannbeton, die sehr hohen Lastwechselzahlen während ihrer Lebensdauer ausgesetzt sind. Das Verbundforschungsprojekt "WinConFat - Materialermüdung von On- und Offshore Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung" beinhaltet mit dem Teilvorhaben 1.4 "Beton unter sehr hohen Lastwechselzahlen" systematische Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Beton im Bereich hoher und sehr hoher Lastwechselzahlen. Druckschwelluntersuchungen im HCF-Bereich und erstmals auch gezielte Untersuchungen im VHCF-Bereich wurden an Beton dreier verschiedener Festigkeitsklassen versuchstechnisch umgesetzt. Zur Realisierung sehr hoher Lastwechselzahlen wurden für einen Hochfrequenzpulsator schwingfähige Adaptionen entwickelt, um Betonzylinder gezielt mit Belastungsfrequenzen von f ~ 65 Hz und f ~ 130 Hz beanspruchen und damit Ermüdungsuntersuchungen zeitlich gerafft realisieren zu können. Die Versuche erfolgten unter kontinuierlicher Erfassung der Dehnungs- und Temperaturveränderung der beanspruchten Betonproben. Die im Rahmen der VHCF-Versuche identifizierte Probenerwärmung war die Grundlage zur Festlegung von zwei erhöhten Temperaturniveaus, unter den