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Baustofflehre (Fach) / Formänderung (Lektion)

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• Spannungs-Dehnungslinien-Linien Dehnung [%]  in Abhängigkeit von der Spannung [N/mm³] - Glas durch Zug (elastische Verformung) - Stahl durch Zug (elastisch-plastisch) - Beton durch Druck (viskoelastisch) - Naturstein druch Druck (Verfestigung der weichen Phasen)
• Verformungsarten 1. elastisch= sie sind reversibel und können sofort oder zeitabhängig eintreten --> Hooksche-Gesetz: D (Federkonstante)= F/ΔI (längenänderung der Feder) [N/m] linear-elastisch =Last und Verformung sind proportional linear zueinander (z.B. Glas) --> hier lautet das Hooksche-Gesetz: E = Normalspannung σ/elastische Dehnung ε [N/m²] nicht linear= z.B. Gummi --> E (σ)= σ/ε 2. plastisch = nicht reversibel, häufig in kristallinen Baustoffen mit Metallbindung (z.B. unbehandleter Stahl) --> Dehnungen treten ohne wesentlich Zunahm der belastung auf (Gleitungen/Versetzungen), nimmt die Gleitmöglichkeit ab verfestigen sich die baustoffe [3. viskos= nicht reversibel und zeitabhängig]
• E-Modul = Elastizitätsmodul = Proportionalitätskonstante --> Maß für die Widerstandsfähigkeit es Baustoffes gegen die Formveränderung - kann als Tangentenmodul (selten) im Ursprung oder Sekantenmodul (üblich) in die Spannungsdehnunglinien angelegt werden E=Δσ/Δε = σ2-σ1 / ε2-ε1
• Rheologie betrachtet Verformung und Fließeigenschaften Elastizität-, Plasizität und Strömungslehre rheologosche Modelle beschreiben die Verformunsverhalten von Stoffen
• Viskose Formveränderung = (z.B. Honig) zeitabhängig, irreversibel/ deformationsgeschwinigkeit hängt von Spannung ab (σ=η*ε/t) -rein viskoses Verhalte zeigen nur bestimmte Flüssgkeiten (zähflüssig = hochviskos/ dünnflüssig= niedrigvskos) - tritt bei Festkörpern oft zusätzlich zu elastischen Verformungen auf (viskoelastische Verformung)--> Krieche/Relaxation 1. Kriechen = zeitabhängige Zunahme der Dehnung unter konstaner last (z.B. Beton) - Kriechzahl φt = Verhältnis von elastischer Dehnung (εel) und Kriechdehnung (εk (t) ) - zeitabhängige Gesamtdehnung εges,t = (εel) + (εk (t) ) 2. Relaxation= zeitabhängige Abnahme des Spannungsniveaus bei konstanter Dehnung - Realxationszahl ψt = Verhälnis zwischen Spannungsabfall und Ausgangsspannung
• Dehnungstypen 1. Wärmedehnung εT= reversible Ausdehnung des Srtoffes bei zunehmender Temperatur (aufgrund der steigenden Molekülschwingungen bei st. Temperatur) - Entstehung von Spannungen (Zug und Druck) bei Veformungsbehindeurng - durch Wärmeausdehnungkoeffizienten αT beschrieben - es werden folgende Formen unterschieden: Längendrehung, Zwangsspannung 2. Feuchtedehnung εf = reversibles Schwinden(Volumenreduzierung) und Quellen ( Volumenvergrößerung) durch Feuchteabgabe - typisch für Holz, anorganische und nichtmetalliche Stoffe - "Schüsseln" bei flächigen Bauteilen (Estriche)= Oberseite trocknet aus, unten bleibt feucht--> Verformung --> Nahbehandeln 3. chem. Dehnung εc = irreversible Schrumpfen (Volumenreduzierung--> z.B. Hydratation v. Zement) und Treiben (Volumenvergrößerung--> z.B. Sulfatreiben bei Beton) durch chemische Reaktionen zwischen Stoffen -
• Festigkeit R = max. aufnehmbare Spannung eines Baustoffes - haängt von Temperatur, Belastungsgeschwindigkeit/zeit, Form u. Größe des Körpers und Kerben/Löchern ab ≠Bruchspannung! - man unterscheidet Kurz- und Langzeitfestigkeiten
• Kurzzeitfestigkeiten 1. Druckfestigkeit RD - duch Körpergeometrie und Zwischenschichten beeinflusst 2. zentrische Zugfestigkeit RZ 3. Spalzugfestigkeit RZ,S 4. Biegezugefestigkeit R B 5. Haftfestigkeit RH - wird eine Baustoffschicht geprüft--> Oberflächenbezugfestigkeit/ bei Verbünden --> Haftzugfestigkeit 6. Scherfestigkeit RS - bei Verbindungen von Nieten 7. Torsionsfestigkeit RT = höchste erreichbare Spannung bi Beanspruchung durch Verdrehen - hängt vom Querschnitt ab (WT)
• Langzeitfestigkeiten 1. Dauestandfesdtigkeit = größte Spannung, die ein Baustoff dauerhaft aufnehmen kann - i.d.R. geringer als die Kurzzeitfestigkeit (aufgrund viskoser (zeitbhäniger) Verformungen--> Gefügeschädigun, Querschnttsveränderung) -vorallem bei Kunststoffen und Bitumen 2. Dauerschwingfestigkeit= Spannungsausschlag σa welcher vom Baustoff bei einer gegebenen Mittelspannung σm unednliche oft etragen werden kann -verringert sich durch Erhöhung der Mittelspannung (Grundbelastung auf Probe) und Spannungausschlag (um diesen Bertrag wird um die Mittel. sinusförmi belastet) - Gefügeschäden(Kerben) senken die Schwingfestigkeit signifikant!-> Spannungskonzentrationen an Kerb- und Rissgrund - durch Wöhler-Kurve für eine Mittelspannung dargestellt

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