Dissertations / Theses on the topic 'Zugfestigkeit'

Zur Herstellung von Stabstahl der Sorte 15MnCrMoV4-8 ist die thermomechanische Behandlung erprobt worden. Diese erfolgte in Kombination mit der kosten- und energiesparenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze. Dabei wurde besondere Aufmerksamkeit der chemischen Zusammensetzung gewidmet. Sie wird aus der Sicht kostenintensiver Legierungselemente, wie sie in Kombination mit Umformung und Abkühlung zum Erreichen eines mechanischen Eigenschaftsprofils führen, betrachtet. Das erforderliche Niveau der mechanischen Eigenschaften ist aus der Anwendung dieser Stahlsorte für die Fertigung von Pumpenstangen aus dem Bereich der Ölfördernden Industrie abgeleitet worden. Bei den entwickelten und erprobten Herstellungstechnologien haben ein Teil der Stahlstäbe der gewählten Legierungen das geforderte Eigenschaftsniveau von Halbzeugen für die ölfördernde Industrie erreicht. Ein Teil davon hat sogar das Eigenschaftsprofil einer höheren Festigkeitsklasse, die zu Gewichts- und Energieeinsparungen führt. Die angestrebte Lebensdauer, ermittelt durch Schwingfestigkeitstests unter atmosphärischen Bedingungen sowie im korrosiv-wässrigen 3%NaCl-Medium, ist bei fast allen untersuchten Werkstoffen erreicht worden.

Das Ziel der Dissertation besteht darin, einen Beitrag zur Entwicklung von Hochtemperaturloten auf Eisenbasis mit Liquidustemperaturen von < 1100 °C zu leisten. Die Lote sollen als alternative Werkstoffe für die derzeit verwendeten Nickelbasislote im Werkzeug- und Wärmetauscherbau Anwendung finden. Als Grundwerkstoffe kommen Werkzeugstähle sowie rost- und säurebeständige Stähle in Betracht. Wichtige Legierungselemente sind Silizium, Nickel, Chrom und Bor. Eine Verbesserung gegenüber den Nickelbasisloten soll die Gefügeausbildung in Abhängigkeit der Lötspaltbreite sowie das Korrosionsverhalten darstellen. Entsprechende Ergebnisse werden aufgezeigt und mit Daten zur Zugfestigkeit, zum Zähigkeitsverhalten im Schlagbiegeversuch sowie zur Härteverteilung über die Lötnaht vervollständigt. Für ein Verständnis des Schmelzverhaltens dienen DTA-Untersuchungen. Eine Einordnung der entwickelten Lote in den derzeitigen Stand der Forschung wird gegeben. Weiterführendes Forschungs- und Entwicklungspotenzial wird aufgezeigt.

Philipp Hoffmann Untersuchung zur Fixierung von Knorpelgewebe mittels laserinduzierter Koagulation Aus der Chirurgischen Tierklinik der Veterinärmedizinische Fakultät der Universität Leipzig, angefertigt im Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie GmbH, Bad Langensalza Eingereicht im Januar 2012 97 Seiten, 59 Abbildungen, 9 Tabellen, 318 Literaturangaben 10 Seiten Anhang Schlüsselwörter: Laser, Löten, Knorpelgewebe, Zugfestigkeit, thermische Schäden Gelenkerkrankungen zählen zu den häufigsten Ursachen von Bewegungseinschränkungen in der Human- und Veterinärmedizin. Neben der konservativen Therapie gibt es zahlreiche chirurgische Therapieansätze, unter denen die verschiedenen Verfahren der autologen Chondrozytenimplantation (ACI) vermehrt in den Fokus gerückt sind. Als unbefriedigend stellt sich aktuell die Fixierung der Implantate bzw. Transplantate dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zunächst in vitro, unter Nutzung von Gelenkknorpelgewebe aus Kadavermaterial (Schwein, Rind), ein Verfahren einzuarbeiten, mit dem es möglich ist, durch laserinduzierte Koagulation eines Lötmittels eine Verbindung zwischen zwei Knorpelfragmenten bei einer möglichst geringen Gewebeschädigung herzustellen. Als Lötmittel war ein geeignetes Chromophoren-Protein-Gemisch (CPG) herzustellen, welches so auf die Wellenlänge des zur Verfügung stehenden Lasers angepasst wurde, dass die Herstellung von Lötverbindungen möglich war. Die mechanische Festigkeit der Lötverbindungen wurde in verschiedenen Studien zur Optimierung der Lötmittelzusammensetzung und der Lasereinstellungen durch die Bestimmung der Zugkraft geprüft. Ebenso wurden Untersuchungen zum Auftreten thermischer Schäden am Gewebe durch das lasergestützte Löten vorgenommen. Ausgehend von der Untersuchung der Absorptionseigenschaften verschiedener Chromophore und Proteine wurden verschiedene, auf die Wellenlänge des Lasers (810 nm Diodenlaser) abgestimmte, CPG unter Verwendung des Farbstoffes Indocyaningrün (ICG), welcher in dem in der Humanmedizin zugelassenen Diagnostikum ICG-Pulsion® (PULSION Medical Systems AG, München) enthalten ist, und bovinem Serumalbumin (BSA) hergestellt. Knorpelgewebe absorbiert die Strahlung des Diodenlasers (810 nm) kaum (μa ≈ 0 bis 0,02 cm-1). Das Lötmittel (ICG + BSA), dessen Absorptionsmaximum mit 790 nm nah an der Emissionswellenlänge des Lasers liegt, absorbiert hingegen in diesem Wellenlängenbereich gut. Dadurch kann eine direkte Schädigung des Knorpelgewebes durch die Absorption der Laserstrahlung vermieden werden. In den Studien wurden drei Lötmittel mit unterschiedlichen Anteilen an ICG (1 %, 0,25 % und 0,025 %) bei einem BSA-Gehalt von 60 % verwendet. Die Lötmittel mit 0,025 % und 0,25 % ICG wurden zur Prüfung der Zugfestigkeit der gelöteten Verbindung in Abhängigkeit von der Leistungsdichte und der Expositionszeit untersucht. Das Lötmittel mit 0,025 % ICG wurde in den Untersuchungen zur Abhängigkeit der Zugfestigkeit von der Tierspezies, der Entnahmestelle des Knorpelgewebes und der Lötmitteldicke genutzt. Einflüsse der Lagerung des Lötmittels und der Anzahl an Lötmittelpunkten auf die Zugfestigkeit wurden mit dem Lötmittel mit 0,25 % ICG untersucht. Zusätzlich war zu prüfen ob durch ein Knorpelgewebefragment hindurch das CPG zu koagulieren ist. Zur Untersuchung thermisch bedingter Schäden wurden zum einen Temperaturmessungen an der Oberfläche des Knorpelgewebes, im Bereich des Lötmittels und in verschiedenen Tiefen unterhalb des Lötmittels durchgeführt. Zum anderen erfolgten histologische Untersuchungen der Knorpelgewebeproben nach Laseranwendung. Es ist möglich, mittels laserinduzierter Koagulation eines CPG eine Verbindung von Knorpelgewebe vom Schwein und Rind herzustellen. Mit Steigerung der Leistungsdichte und Verlängerung der Expositionszeit kommt es zur Erhöhung der Zugfestigkeit. Die Zugfestigkeiten waren bei Koagulation des CPG durch das Knorpelfragment hindurch niedriger als die Zugfestigkeiten mit aufgelegtem Lötmittel. Unter Laseranwendung kommt es zu einem steilen Ansteigen der Temperatur im Lötmittel bis zum Erreichen einer Höchsttemperatur. Die Steilheit des Temperaturanstieges und die sich einstellenden Temperaturen nehmen mit Erhöhung des im Lötmittel enthaltenen ICG-Gehaltes und der am Laser eingestellten Leistung zu. Die Temperaturerhöhung ist jedoch weitgehend auf das Lötmittel und dessen Randbereiche begrenzt. Die histologischen Untersuchungen verdeutlichten, dass die Laserbestrahlung von Knorpelgewebe mittels Diodenlaser (810 nm) nur eine sehr geringe Schädigung verursacht. Unter Verwendung eines Lötmittels kommt es durch die vom Lötmittel absorbierte Energie zu Schäden am umliegenden Knorpelgewebe. Diese Schädigung ist auf Randbereiche des Lötmittels begrenzt und nimmt mit steigender Leistung und Expositionszeit zu. Bei einer Leistungsdichte von (5,09 W/cm2) konnte eine Verbindung zwischen zwei Knorpelfragmenten erzielt werden, die bei einer Zugkraft von 13,3 N/cm2 nachgibt und bei der die Schädigungen des Knorpelgewebes minimal sind. Die vorliegenden Untersuchungen haben gezeigt, dass es möglich ist, Knorpelfragmente mittels laserinduzierter Koagulation eines CPGs miteinander zu fixieren
Philipp Hoffmann Investigation for the fixation of articular cartilage tissue using laser-induced coagulation From the Large Animal Clinic for Surgery, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig, prepared at Research Centre of Medical Technology and Biotechnology GmbH, Bad Langensalza Submitted in January 2012 97 Pages, 59 figures, 9 tables, 318 references, 10 pages appendices Keywords: laser, soldering, cartilage tissue, tensile strength, thermal damage Joint diseases are among the most common causes of restricted movement of patients in the human and veterinary medicine. In addition to the conservative therapy, there are numerous surgical therapies, under which the various methods of autologous chondrocyteimplantation, have moved increasingly into the focus of scientific and clinical interest. As problematic and unsatisfactory is currently the fixation of the implants. The aim of this study was, first in vitro, taking advantage of articular cartilage tissue from cadaver material (pig, cattle) to incorporate a process by which it is possible to produce by laser-induced coagulation of solder a connection between two cartilage fragments with the smallest possible tissue damage. As solder was a suitable chromophore-protein-mixture (CPG) to establish which it was adapted to the wavelength of the laser is available, that the production of solder joints was possible. The mechanical strength of solder joints has been examined in several studies to optimize the laser settings and the solder ingredients by determining the tensile strength. Likewise, studies on the occurrence of thermal damage to the tissues were made by the laser-assisted soldering. Based on the study of the absorption properties of various chromophores and proteins the wavelength of the laser (810 nm diode laser) was tuned, and different CPG using the dye indocyanine green (ICG), which is within the acceptable in human medicine ICG-Pulsion ® (Pulsion Medical Systems AG, Munich) is included, and bovine serum albumin (BSA) were prepared. Articular cartilage tissue absorbs the radiation of the diode laser (810 nm) hardly (uA ≈ 0 to 0.02 cm–1). The solder (ICG + BSA), whose absorption maximum at 790 nm is close to the emission wavelength of the laser is absorbed. This can be avoided direct damage to the cartilage tissue through the absorption of laser radiation. In the studies, three solders were used with different proportions of ICG (1 %, 0.25 % and 0.025 %) at a content of 60 % BSA. The solder with 0.025 % and 0.25 % ICG were studied to test the tensile strength of the soldered connection as a function of power density and exposure time. The solder containing 0.025 % ICG was used in the investigations of the dependence of tensile strength of the animal species, the donor site of the cartilage and the solder thickness. Influences of storage the solder and the number of solder dots on the tensile strength were investigated with the solder with 0.25 % ICG. In addition it was to examine if it is possible to coagulate the CPG through an articular cartilage fragment. To investigate thermally induced damage to temperature measurements were performed on the surface of the cartilage tissue in the area of the solder and at various depths below the solder. Secondly, histological examinations were made of the articular cartilage after laser application. It is possible to produce by laser-induced coagulation of a CPG an articular cartilage bonding of pig and cattle. With increasing power density and lengthening the exposure time leads to the increase in tensile strength. The tensile strengths were measured with coagulation of the CPG passed through the cartilage fragment is lower than the tensile strengths with applied solder. Under laser application leads to a steep rise in temperature in the solder to reach a maximum temperature. The rate of temperature rise increases with increasing the solder contained in ICG content and on the laser power set. The temperature rise is limited largely to the solder and its peripheral areas. The histological examinations showed that the laser irradiation of cartilage tissue using diode laser (810 nm) only a very little damage caused. Using a solder it comes through the energy absorbed by the solder and damage to the surrounding articular cartilage tissue. This damage is limited to border areas and the flux increases with increasing power and exposure time. At a power density of (5.09 W/cm2) was a connection between two cartilage fragments are obtained, which yields at a tensile force of 13.3 N/cm2 and where the damage to the cartilage tissue is minimal. The present studies have shown that it is possible cartilage fragments by laser-inducedcoagulation of a CPG to fix each other

Faserverbundwerkstoffe werden häufiger für Leichbauanwendungen eingesetzt. Thermoplastische Matrixmaterialien gewinnen in der letzten Zeit immer mehr an Bedeutung wegen höherer Produktivität, niedriger Kosten und besserer Umweltfreundlichkeit sowie Recyclingsfähigkeit. Im Rahmen des Projektes SFB 639 werden Spacer-Strukturen aus GF (Glas)- und PP (Polypropylen)-Filamenten verstärkten Textilien hergestellt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Montage von textilen Preformen mittels Nähtechnik und den mechanischen Eigenschaften genähter thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe. Das Ziel ist, durch Untersuchungen der Festigkeitseigenschaften von genähten thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen die Möglichkeiten gezielter Verbesserung der mechanischen Eigenschaften herauszufinden. Als Versuchsmaterial werden Twintex®-Gewebe und Mehrlagengestrick (hergestellt im ITB) aus GF- und PP-Filamenten verwendet. Durch Zug-, Schub-, Biege- und interlaminare Scherfestigkeitsuntersuchungen ist festzustellen, dass das Nähen an mehrschichtigen thermoplastischen faserverstärkten Verbundwerkstoffe positiv wirken kann. Durch Verwenden thermoplastischer Nähfäden wie beispielsweise Polyester-Nähfäden kann die Zugfestigkeit des Verbundes sogar erhöht werden. Ohne Verminderung der Zugfestigkeit kann das Nähen die Schlagzähigkeit thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe wesentlich erhöhen. Bei der Schlagbelastung erzeugen die Nähte neue Arten des Bruchs, so dass mehr Energie aufgenommen wird. Durch das Nähen lässt sich die Schlagzähigkeit besonders bei Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix bei niedrigen Temperaturen erhöhen. Die Zugfestigkeitsuntersuchungen von genähten überlappenden Faserverbunden zeigen, dass das Nähen die Zugfestigkeit überlappender Bauteile leicht erhöhen kann. Die Erfahrungen mit der Wirkung von Überlappungen der Verstärkungstextilien in Faserverbundbauteilen mit duromerer Matrix sind nicht auf thermoplastische Matrices zu übertragen. Der Konsolidierungsprozess mit thermoplastischer Matrix mittels Presstechnologie erzwingt eine konstante Wandstärke, so dass lokal im Überlappungsbereich ein erhöhter Faservolumenanteil theoretisch zu erwarten und praktisch nachgewiesen ist. Zur Vorbereitung der Montage von Faserverbundbauteilen kann das Einbringen von Löchern zur Aufnahme von Bolzen oder Schrauben erforderlich sein. Ein Konzept für ein maschinelles Verfahren zur Lochverstärkung wird in dieser Arbeit vorgeschlagen. Der Konstrukteur von Faserverbundbauteilen muss außerdem berücksichtigen, dass ein Gewinn an Schlagzähigkeit mit Verlusten bei den In-Plane-Eigenschaften verbunden ist. Durch eine optimale Wahl der Nahtparameter lassen sich gewünschte Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes einstellen. Trotz vielfältiger, auch berechtigter Kritik besitzt das Nähen als Montageverfahren für Preformen eine Perspektive, wenn die Nähte zielführend positioniert und schonende Nähprozessbedingungen gewährleistet werden.

Systematische Untersuchungen zur Abscheidung von Zirconiumdioxid auf keramischen Fasermaterialien und einer Platin-Iridium-Legierung (PtIr20) sowie eine umfassende und vergleichende Charakterisierung der entstandenen Oxidfilme waren Gegenstand dieser Arbeit. Als Precursoren wurden Zirconium(IV)-tetra-tert.-butoxid (ZTB), Zirconium(IV)-chlorid und Sauerstoff verwendet. Für die kontinuierliche Beschichtung der oxidischen Fasern (NEXTEL-720-Multifilamentrovings) wurde ein thermisch induzierter Heißwand-CVD-Prozess (ZrCl4 + O2) entwickelt, die Abscheidung von ZrO2 auf unmodifiziertem bzw. oberflächlich oxidierten PtIr20 fand in einem statisch geführten Kaltwand-CVD-Verfahren unter Verwendung von ZTB statt. Die Charakterisierung der Zirconiumdioxidfilme erfolgte in Abhängigkeit von den Prozessparametern (z.B. Substratart, Beschichtungstemperatur, Zuggeschwindigkeit) mit Methoden wie: Infrarot- und Ramanspektroskopie (Detektion von Verunreinigungen und Phasenzusammensetzung), Röntgendiffraktometrie (Phasenanalyse, Ermittlung von Vorzugsorientierungen), Elektronenstrahlmikroanalyse (Stöchiometrie des ZrO2 und Kohlenstoffgehalt der Schichten), Rasterelektronenmikroskopie (Topologie der Filme) und Bündelzugversuch (Einfluss des ZrO2 auf die 50-%-Zugfestigkeit der Filamente).

Barium sulfate (BaSO₄)-containing polytetrafluoroethylene (PTFE) granular powder was prepared through a two-phase emulsion dispersion granulation method. Because of its large bulk density, small average particle size, narrow particle size distribution, and superior powder flowability, the granular powder is suitable for use in automatic molding machines. The effects of granulation on the tensile strength of the BaSO₄/PTFE composite were investigated, and the composite’s microstructures were characterized and analyzed using scanning electron microscopy. All these indicated that the granulation could make BaSO₄ disperse more homogeneously in PTFE and reduce many defects in molded articles. So the properties of the BaSO4/PTFE composites made by the granular powder were superior to the composite obtained from the nongranular powder. The tensile strength and elongation of the composite obtained from the granular powder could be achieved to a level of 19.4 MPa and 420%, respectively.

Thermal-resistant coatings, based on polysilazane and polysiloxane polymers, were applied onto the glass fiber rovings with the dip-coating method. The coated glass fibers were characterized by performing different experiments to evaluate the effect of coatings on thermomechanical and topographical properties of glass fiber. The effect of temperature on the mechanical properties of the coated rovings were studied and compared with the uncoated rovings. Thermogravimetric analysis was carried out to investigate the thermal stability of coated samples. Scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analyses were performed to evaluate the surface topographical characteristics of the glass fiber rovings. These analyses showed the changes in surface morphological properties due to modification of glass fiber by coating treatment. The results of tensile testing indicated that thermal-resistant coatings enhanced up to 60% tensile strength and 20% stiffness of uncoated glass fiber roving. Thermomechanical study up to 500°C revealed that polysiloxane coating on glass fiber showed better performance than polysilazane polymeric coating.

Das Tragverhalten von Textilbeton kann durch den Einsatz von Kurzfasern erheblich verbessert werden. Untersuchungen zeigen eine Anhebung der Erstrisslast, ein dehnungsverfestigendes Verhalten, eine Verfeinerung des Rissbildes sowie eine Anhebung der maximalen Tragfähigkeit. Unklar sind bisher noch die genauen Mechanismen, die eine gezielte Einstellung des Tragverhaltens ermöglichen. Der Beitrag fasst die Untersuchungen zu den einzelnen Bereichen der Spannungs- ehnungslinie von Textilbeton mit Kurzfasern zusammen und versucht möglichst allgemeingültige Zusammenhänge darzustellen. Dabei werden die Erhöhung der Erstrisslast, die Rissüberbrückung und die Auswirkungen auf das Gesamttragverhalten betrachtet. Abschließend wird das zyklische Biegetragverhalten von Textilbeton mit Kurzfasern im gerissenen Zustand dargestellt
The load bearing behaviour of textile reinforced concrete can be significantly improved by the addition of short fibres. Investigations show an increase of the first crack strength, a strain-hardening behaviour, a better crack pattern distribution as well as an increase of the load carrying capacity. However, the exact mechanisms leading to this behaviour are not yet known such that a prediction of the load bearing behaviour is not possible. This paper summarises the investigations on the different parts of the stress-strain curve of textile reinforced concrete with short fibres and tries to describe general relationships. In this context the increase of the first crack stress, the crack bridging behaviour and the influence on the load-bearing behaviour in general are considered. Finally, the dynamic flexural behaviour of textile reinforced concrete with short fibres in state II is presented

Faserverbundwerkstoffe werden häufiger für Leichbauanwendungen eingesetzt. Thermoplastische Matrixmaterialien gewinnen in der letzten Zeit immer mehr an Bedeutung wegen höherer Produktivität, niedriger Kosten und besserer Umweltfreundlichkeit sowie Recyclingsfähigkeit. Im Rahmen des Projektes SFB 639 werden Spacer-Strukturen aus GF (Glas)- und PP (Polypropylen)-Filamenten verstärkten Textilien hergestellt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Montage von textilen Preformen mittels Nähtechnik und den mechanischen Eigenschaften genähter thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe. Das Ziel ist, durch Untersuchungen der Festigkeitseigenschaften von genähten thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen die Möglichkeiten gezielter Verbesserung der mechanischen Eigenschaften herauszufinden. Als Versuchsmaterial werden Twintex®-Gewebe und Mehrlagengestrick (hergestellt im ITB) aus GF- und PP-Filamenten verwendet. Durch Zug-, Schub-, Biege- und interlaminare Scherfestigkeitsuntersuchungen ist festzustellen, dass das Nähen an mehrschichtigen thermoplastischen faserverstärkten Verbundwerkstoffe positiv wirken kann. Durch Verwenden thermoplastischer Nähfäden wie beispielsweise Polyester-Nähfäden kann die Zugfestigkeit des Verbundes sogar erhöht werden. Ohne Verminderung der Zugfestigkeit kann das Nähen die Schlagzähigkeit thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe wesentlich erhöhen. Bei der Schlagbelastung erzeugen die Nähte neue Arten des Bruchs, so dass mehr Energie aufgenommen wird. Durch das Nähen lässt sich die Schlagzähigkeit besonders bei Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix bei niedrigen Temperaturen erhöhen. Die Zugfestigkeitsuntersuchungen von genähten überlappenden Faserverbunden zeigen, dass das Nähen die Zugfestigkeit überlappender Bauteile leicht erhöhen kann. Die Erfahrungen mit der Wirkung von Überlappungen der Verstärkungstextilien in Faserverbundbauteilen mit duromerer Matrix sind nicht auf thermoplastische Matrices zu übertragen. Der Konsolidierungsprozess mit thermoplastischer Matrix mittels Presstechnologie erzwingt eine konstante Wandstärke, so dass lokal im Überlappungsbereich ein erhöhter Faservolumenanteil theoretisch zu erwarten und praktisch nachgewiesen ist. Zur Vorbereitung der Montage von Faserverbundbauteilen kann das Einbringen von Löchern zur Aufnahme von Bolzen oder Schrauben erforderlich sein. Ein Konzept für ein maschinelles Verfahren zur Lochverstärkung wird in dieser Arbeit vorgeschlagen. Der Konstrukteur von Faserverbundbauteilen muss außerdem berücksichtigen, dass ein Gewinn an Schlagzähigkeit mit Verlusten bei den In-Plane-Eigenschaften verbunden ist. Durch eine optimale Wahl der Nahtparameter lassen sich gewünschte Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes einstellen. Trotz vielfältiger, auch berechtigter Kritik besitzt das Nähen als Montageverfahren für Preformen eine Perspektive, wenn die Nähte zielführend positioniert und schonende Nähprozessbedingungen gewährleistet werden.

In this article the correlation between the average molar mass and the melt flow rate (MFR) is achieved. Based on the example of Polyoxymethylene (POM) it is shown that a high average molar mass is associated with a low MFR (high viscosity). On the basis of this dependency, the mechanical properties of static and dynamic tensile strength, elastic modulus, hardness and notched impact strength are investigated. It was found that the characteristic values of static tensile strength, elastic modulus and hard-ness increase with increasing MFR (decreasing viscosity). On the other hand the dynamic long-term properties and notched impact strengths decrease with increasing MFR
Im Beitrag wird der Zusammenhang zwischen der mittleren molaren Masse und des Schmelzfließindex (MFR) hergestellt. Dabei wird am Beispiel von Polyoxymethylen (POM) ersichtlich, dass eine hohe mittlere molare Masse mit einem geringen MFR (hochviskos) einhergeht. Basierend auf dieser Abhängigkeit werden die mechanischen Eigenschaften statische und dynamische Zugfestigkeit, E-Modul, Härte sowie Kerbschlagzähigkeit untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Kenngrößen statische Zugfestigkeit, E-Modul und Härte mit steigendem MFR (abnehmende Viskosität) zunehmen. Die dynamischen Langzeiteigenschaften und Kerbschlagzähigkeiten sinken hingegen mit zunehmendem MFR

The present work describes investigations on the anisotropic strength behavior of rocks in the splitting tensile test (Brazilian test). Three transversely isotropic rocks (gneiss, slate and sandstone) were studied in the Lab. A total of more than 550 indirect tensile strength tests were conducted, with emphasis was placed on the investigation of the influence of the spatial position of anisotropic weakness plane to the direction of the load on the fracture strength and fracture or fracture mode. In parallel, analytical solutions were evaluated for stress distribution and developed 3D numerical models to study the stress distribution and the fracture mode at the transversely isotropic disc. There were new findings on the fracture mode of crack propagation, the influence of the disc thickness, the influence of the applying loading angle and angle of the loading-foliation for transversely isotropic material
Inhalt der Arbeit sind Untersuchungen zum anisotropen Festigkeitsverhalten von Gesteinen beim Spaltzugversuch (Brazilian Test). Laborativ wurden drei transversalisotrope Gesteine (Granit, Schiefer und Sandstein) untersucht. Insgesamt wurden mehr als 550 Spaltzugversuche durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf die Untersuchung des Einflusses der räumlichen Lage der Anisotropieebene zur Richtung des Lasteintrages auf die Bruchfestigkeit und das Bruchbild bzw. den Bruchmodus gelegt wurde. Parallel dazu wurden analytische Lösungen zur Spannungsverteilung ausgewertet sowie numerische 3D-Modelle entwickelt, um die Spannungsverteilung sowie den Bruchmodus bei einer transversalisotropen Scheibe zu untersuchen. Es wurden neue Erkenntnisse zum Bruchmodus, der Rissausbreitung, des Einflusses der Scheibendicke, dem Einfluss des Lasteinleitungswinkel sowie des Winkels Lasteintrag - Anisotropieebene für transversalisotropes Material gewonnen

Nowadays, thin-walled load bearing structures can be realised using textile reinforced concrete (BRAMESHUBER and RILEM TC 201-TRC [1]). The required tensile strength is achieved by embedding several layers of textile. By means of the laminating technique the number of textile layers that can be included into the concrete could be increased. To further increase the first crack stress and the ductility as well as to optimize the crack development, fine grained concrete mixes with short fibres can be used. By a schematic stress-strain curve the demands on short fibres are defined. Within the scope of this study, short fibres made of glass, carbon, aramid and polyvinyl alcohol are investigated in terms of their ability to fit these requirements. On the basis of these results, the development of hybrid fibre mixes to achieve the best mechanical properties is described. Additionally, a conventional FRC with one fibre type is introduced. Finally, the fresh and hardened concrete properties as well as the influence of short fibres on the load bearing behaviour of textile reinforced concrete are discussed.

Das Zugtragverhalten von bewehrten und unbewehrten Bauteilen wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Maßgeblich wird es von der Festigkeit des verwendeten Betons, dem Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton sowie vom vorhandenen Spannungszustand im Bauteil bestimmt. In der Regel werden im täglichen Planungsgeschäft des Ingenieurs einaxiale Spannungszustände unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Betons aus den Standardprüfungen betrachtet. Jedoch treten in einer Vielzahl von Anwendungen mehraxiale Spannungszustände auf. Beispielhaft sollen hier Bereiche von zweiachsig spannenden Deckenplatten, in Bereichen von Rahmenecken, rotationssymmetrischen Bauwerkshüllen sowie bei Brückenbauwerken mit durchlaufender Fahrbahn im Bereich der Stützen genannt werden. Normative Regelungen sehen bisher im Falle einer zweiaxialen Druckbeanspruchung lediglich die Erhöhung der Druckfestigkeit bzw. Verbundspannung vor. Regelungen zur Festigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung existieren dagegen nicht. Daraus abgeleitet stellt sich die Frage, welchen Einfluss eine zweiaxiale Zugbeanspruchung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrten und bewehrten Bauteilen ausübt. Mit Blick auf übliche Konstruktionsbetone sollen diese Fragestellungen für einen Beton C20/25 und C40/50 geklärt werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden hierzu Versuche an unbewehrten Betonsscheiben und gemischt bewehrten Bauteilen durchgeführt. Das im CEB-FIP MODELL CODE 90 vorgestellte Modell zur Beschreibung des einaxialen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens bildet das reale Verhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung nur ungenügend ab. Hierfür werden Modelle zur Beschreibung des Verformungsverhaltens von Beton unter Berücksichtigung von zweiaxialen Spannungszuständen für einen Beton C20/25 und C40/50 entwickelt. Weiterhin werden Bruchkriterien für die zwei Betonsorten vorgestellt, mit denen die Zugfestigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung bestimmt werden kann. Während bei einem Beton C20/25 die zweiaxiale Zugfestigkeit annähernd der einaxialen Zugfestigkeit entspricht, so nimmt die Zugfestigkeit des Betons C40/50 unter zweiaxialer Zugbelastung um ca. 25% ab. Hinsichtlich der Bruchdehnungen unter zweiaxialer Zugbelastung wurde festgestellt, dass diese mit steigendem Spannungsverhältnis 1 : 2 abnehmen. Darüber hinaus bilden die Modelle zur Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des unbewehrten Betons die Versuchsergebnisse sehr gut ab. Mit Hilfe der hier vorliegenden Ergebnisse können somit das Verformungs- und Festigkeitsverhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung sehr gut abgebildet werden. In Bauteilversuchen wurde das Verformungsverhalten unter zweiaxialer Zugbelastung von gemischt bewehrten Bauteilen untersucht. Die Bestimmung der Verformungen erfolgte hierbei mittels Dehnmessstreifen auf der Betonoberfläche, dem schlaffen Bewehrungsstahl und dem im nachträglichen Verbund liegenden Spannglied. Ein indirekter Nachweis des Einflusses auf das Verbundverhalten des Spanngliedes erfolgte. Es wurde aufgezeigt, dass unter zweiaxialer Zugbelastung die Dehnungen im Spannstahl infolge der Längsrissbildung über dem Hüllrohr abnehmen. Dies lässt die Aussage zu, dass die Verbundwirkung des Spanngliedes durch eine orthogonal wirkende Zugbelastung negativ beeinflusst wird. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen wird eine Empfehlung für den Einsatz von Dehnmessstreifen zur Bestimmung der Verformungen auf einbetonierten Betonstählen gegeben. Die Berechnung der Erstrisslasten aus den Bauteilversuchen mit den entwickelten Bruchkriterien hat eine sehr gute Übereinstimmung ergeben
The tensile load-bearing characteristics of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete is influenced by a number of factors. Mainly it depends on the strength of the concrete, the interaction between the concrete and the rebar, and the state of stress in the concrete element. Traditionally the designing engineer examines uni-axial stress conditions under consideration of the material properties of the concrete based on standard tests. However, multiple-stress conditions apply for a number of application of such elements, e.g. in concrete slabs designed for bi-axial load bearing, in the joints of frames, in axial symmetrical constructions, or in the intersections of column and deck of multi-span bridges. The commonly used design standard recommends the increase of the compression strength of the concrete or the bond stress for cases of bi-axial load-bearing caused by compression. However, no recommendations are given for the design strength of a concrete under bi-axial tensile stress. Therefore it is interesting to know how a bi-axial tensile stress is influencing the load-bearing and deformation behaviour of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete. This has been investigated for two commonly used concretes (C20/25 and C40/50). Part of an earlier research programme was to perform trials on slabs made of reinforced and non-reinforced concrete. In result a model CEB-FIP MODELL CODE 90 was introduced to describe the deformation of the slab due to a uni-axial stress. However, the model does not satisfactory describe the real behaviour of the slab under a bi-axial tensile stress. In this dissertation a new model will be presented to describe the deformation behaviour of a Concrete C20/25 and a Concrete C40/50 under bi-axial tensile stress. Furthermore, criteria for the two concretes are introduced to describe the ultimate limit state under bi-axial tensile stress. It has been found the bi-axial tensile strength of a Concrete C20/25 is comparable to its uni-axial strength. In difference, the tensile strength of a Concrete C40/50 is decreased by 25% when subject to bi-axial stress. The ultimate limit stress due to bi-axial tensile stress decreases with increasing ratio of the stress 1 : 2. The Strains 1 and 2 are the strains as a result of the biaxial tensile forces in the main directions. The presented model to describe the strain-stress behaviour of an unreinforced concrete is found to agree well with the observations from the trials. Based on the results of this thesis it is possible to describe the strain-stress behaviour of concrete under bi-axial tensile stress. The stress-strain behaviour of structural elements has been investigated under bi-axial tensile stresses. Strains have been monitored with strain-gauges fixed to the surface of the concrete, to the rebars and to the post-tensioning tendons. Therefore, the influence to the interaction of tendon and concrete has been demonstrated indirectly. Furthermore, it has been shown the strain of the tendon decreases following the development of cracks along the grout tube due to the application of bi-axial tensile stress. It can be concluded the bound of the tendon is influenced adversely by tensile stresses applied in perpendicular direction. Recommendations are given for the application of strain-gauges to measure strains of rebars set in concrete. Based on these trials, the estimation of the critical stress to develop initial cracks has been found in good agreement to the presented criteria

Fibre reinforced plastics (FRP) are increasingly employed in structural parts of the automotive, aviation and aerospace as well as railway industries. For those applications a heavily loaded, as well as crash and safety relevant force translation component is developed. This Hybrid-Insert consists of SMC and a metal insert, and is based on modular assembly through standard elements. The galvanic insulation of the metal insert by the SMC provides an excellent corrosion protection. The couplingstrength of the metal insert moulded into the SMC fulfills the tensile requirements of a M10 10.9 screw fit by VDI 2230 standards. Additionally the component provides a high degree of energy absorption and a gradual failure process
Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) werden zunehmend in Strukturbauteilen der Automobil-,der Luft- und Raumfahrt- sowie der Schienenfahrzeugindustrie eingesetzt. Für diese Anwendungen wird ein hochbelastetes sowie crash- und sicherheitsrelevantes Krafteinleitungselement entwickelt. Dieses Hybrid-Insert, bestehend aus SMC und einem Metalleinsatz, ist modular aus Standardkomponenten aufgebaut. Die galvanische Isolation des Metalleinsatzes durch das SMC bietet für diesen einen hervorragenden Korrosionsschutz. Die Verankerungsfestigkeit des Metalleinsatzes im SMC genügt den Anforderungen einer M10 10.9 Verschraubung nach VDI 2230. Zusätzlich zeichnet sich das Krafteinleitungselement durch eine hohe Energieabsorption und ein gutmütiges Versagen aus

Das Hauptproblem des künstlichen Gelenkersatzes stellt die aseptische Prothesenlockerung dar. Hierbei handelt es sich um ein multifaktoriell bedingtes Geschehen, das auf ein gestörtes Zusammenspiel von biologischen und mechanischen Faktoren zurückzuführen ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden fünf modifizierte, bioaktivierte Knochenzemente bezüglich ihrer Verbundfestigkeit mit Edelstahl und ihrer Hydrolysestabilität untersucht. Ein gemeinsamer Bestandteil aller fünf Modifikationen stellt Hydroxyethylmethacrylat-Phosphat dar. Die Verbundfestigkeit der Zemente wurde anhand unterschiedlicher Anwendungs- bzw Metallvorbehandlungsvoraussetzungen im axialen Zugtest vor und nach künstlicher Alterung ermittelt. Unabhängig von der Vorbehandlung bzw. Anwendungsmodifikation zeigte der ausschließlich mit HEMA-P modifizierte Zement und der Referenzzement annähernd gleiche Zugfestigkeitswerte während die Zementmodifikation mit HEMA-P und zusätzlich Natriumcarbonat und Calciumchlorid deutlich niedrigere Zugfestigkeiten erreichte. Diese Modifikation konnte zudem, bis auf die Testreihe mit erfolgter Silikatisierung und silanisiertem Monomer, dem künstlichen Alterungsprozess nicht standhalten, was die Hydrolysestabilität dieser Modifikation in Frage stellt. Die höchsten Zugfestigkeitswerte nach dem Alterungsprozess konnten, unabhängig von der Zementmodifikation, bei der Testreihe mit erfolgter Silikatisierung und einem mit Silanhaftvermittler angereicherten Monomer festgestellt werden. Die Zemente wurden auf ihre Druckfestigkeit und im vereinfachten dynamischen Hüftprüfstandversuch im flüssigen Milieu getestet. Die Tatsache, dass sich bei allen Zementmodifikationen relativ wenig Spalten am Zement-Metall-Interface nachweisen ließen, spricht für eine gesteigerte Hydrolysebeständigkeit unter dynamischer Belastung. Die ermittelten Druckfestigkeiten liegen im Bereich von 83,85 MPa für PM 10, 89,66 MPa für PM 11 und 82 MPa für SPM 10 was den Anforderungen an Knochenzemente gerecht wird. Diese sollten gemäß ISO 5833 eine Druckfestigkeit von über 70 MPa aufweisen. Um eine detaillierte Aussage über die mechanischen Eigenschaften dieser Zementmodifikationen treffen zu können bedarf es weiterer Materialprüfungen
The main problem in artificial joint replacement is the aseptic prosthesis loosening. The causes are multifactorially conditioned since both biological and mechanical factors are playing a major role. To generate bioactive PMMA surfaces directly at the site of implantation an amphiphilic molecule phosphorylated 2‐hydroxyethylmethacrylate (HEMA‐P) had already been added to commercial bone cements.One bone cement modification had also been enriched with calcium and carbonate salts. The first part of this study was to compare two modified bio‐activated bone cements concerning their tensile strength and their hydrolytic stability to standard commercial bone cement. The Bone Cements were tested regarding different usage and pre‐treatment of the metal used before and after 15 days of storage at 70 degrees Celsius in PBS. Only the bone cement modified with HEMA‐P reached about the same results as the common bone cement. Whereas the modification with additional calcium and carbonate salts showed not only a significantly lower tensile strength but also hydrolytic instability compared to the common bone cement. The best results after the artificial aging process could be proven after silicate coating of the metal and the enrichment of the monomer with a silane coupling agent. The second part of the study was designed to proof that modified bone cements meet the common ISO standards regarding their compressive and fatigue strengths and their hydrolytic stability. All the modified samples met the common ISO standard figures for compressive strength of more than 70 MPa. Furthermore the fact that all modifications have shown little signs of fatigue and minor cracks at the cement‐metal interface in testing indicates the conclusion that the hydrolytic stability is given. However, to describe the entire range of mechanical characteristics, more experiments would have to be carried out

Rotatorenmanschettenrupturen (RM-Rupturen) haben eine hohe Prävalenz in der Bevölkerung und kommen mit zunehmendem Alter gehäuft vor (Ozaki et al. 1988, Milgrom et al.1995). Die operative Rekonstruktion der RM gilt als Goldstandard der Behandlung. Unbehandelt neigen RM-Rupturen zu Progression und zu fettiger Infiltration des Muskelbauchs und zu Abnahme der Sehnenqualität (Goutallier et al. 1994). Im weiteren Verlauf droht eine Defektarthropathie mit schmerzhafter Bewegungsseinschränkung und hochgradigem Funktionsverlust der Extremität. Eine zeitgerechte Rekonstruktion der RM kann diesen Verlauf günstig beeinflussen und die Funktion des Schultergelenkes signifikant verbessern (Deutsch et al. 1997, Gladstone et al. 2007). Mit zunehmendem Funktionsanspruch, auch noch im fortgeschrittenen Alter, gewinnt die Rekonstruktion der RM zunehmend an Bedeutung (Worland et al. 1999). Die Rerupturrate der operativen Rekonstruktion ist hoch und wird je nach Autor mit bis zu 94% angegeben (Boileau et al. 2005, Galatz et al. 2004). Uneinigkeit herrscht in der Literatur über die Art der Primärrefixation der Sehne im Knochen (Bishop et al. 2006, Boileau et al. 2005, Galatz et al. 2004). Mehrere Autoren berichten, dass die Nahtankerreparatur der transossären Refixation gleichwertig bzw. überlegen ist (Reed et al., 1996, Klinger et al. 2007). Des Weiteren wird die Anzahl und das Platzierungsmuster der Nahtanker, im Hinblick auf die Primärstabilität, kontrovers diskutiert (Apreleva et al. 2002, Craft et al. 1996, Rossouw et al. 1997). 52 Ziel des Schulterchirurgen sollte es sein, eine möglichst hohe Primärfestigkeit der Rekonstruktion zu erreichen, des Weiteren sollte die Refixationsmethode die spannungsfreie Einheilung der Sehne ermöglichen, den Patienten möglichst schnell einer aktiven Rehabilitation zuführen und die Rerupturrate möglichst gering halten (Kim et al. 2005). Ziel der Arbeit war es zu zeigen, ob eine weitere Reihe Nahtanker eine höhere Primärstabilität in Abhängigkeit des verwendeten Nahtmaterials bietet. Hierzu wurden 32 frische Schafsschultern in 4 Gruppen zu je 8 Präparaten aufgeteilt. Eine vollständige RM-Ruptur wurde simuliert und anschließend wurden die Rupturen entweder mit einer Einreihen-Nahtankerversorgung (single-row-Technik) oder mit einer Zweireihen-Nahtankerversorgung (double-row-Technik) refixiert. Dabei kamen 2 verschiedene Nahtmaterialien zum Einsatz (nicht resorbierbares Polyesterfadenmaterial (Ethibond®) und nicht resorbierbares Polyethylenfadenmaterial (HiFi®) der Stärke 2.0). Die Präparate wurden in einer Zugmaschine auf ihre Zugfestigkeit getestet. Die double-row-Technik in Kombination mit nicht-resorbierbarem Polyethylenfadenmaterial (HiFi®, Gruppe IV) erzielte hierbei eine signifikant höhere Ausreißfestigkeit als die anderen Versorgungen. Mehrere Fixationspunkte der Verbindung Knochen-Faden/Naht-Sehne bei der double- row-Technik erreichen so durch eine gleichmäßige Lastverteilung eine höhere Zugfestigkeit Inwieweit diese erhöhte Primärfestigkeit eine Verbesserung des klinischen Ergebnisses und eine Reduktion der Rerupturrate erbringen kann, muss durch zukünftige klinisch-prospektive Studien validiert werden. Der Einsatz dieser kostenintensiven und operativ anspruchsvollen Methode ist unseres Erachtens nur dann gerechtfertigt, wenn die Anzahl an Revisionseingriffen hierdurch signifikant gesenkt werden kann.

Zur Herstellung von Stabstahl der Sorte 15MnCrMoV4-8 ist die thermomechanische Behandlung erprobt worden. Diese erfolgte in Kombination mit der kosten- und energiesparenden Wärmebehandlung aus der Walzhitze. Dabei wurde besondere Aufmerksamkeit der chemischen Zusammensetzung gewidmet. Sie wird aus der Sicht kostenintensiver Legierungselemente, wie sie in Kombination mit Umformung und Abkühlung zum Erreichen eines mechanischen Eigenschaftsprofils führen, betrachtet. Das erforderliche Niveau der mechanischen Eigenschaften ist aus der Anwendung dieser Stahlsorte für die Fertigung von Pumpenstangen aus dem Bereich der Ölfördernden Industrie abgeleitet worden. Bei den entwickelten und erprobten Herstellungstechnologien haben ein Teil der Stahlstäbe der gewählten Legierungen das geforderte Eigenschaftsniveau von Halbzeugen für die ölfördernde Industrie erreicht. Ein Teil davon hat sogar das Eigenschaftsprofil einer höheren Festigkeitsklasse, die zu Gewichts- und Energieeinsparungen führt. Die angestrebte Lebensdauer, ermittelt durch Schwingfestigkeitstests unter atmosphärischen Bedingungen sowie im korrosiv-wässrigen 3%NaCl-Medium, ist bei fast allen untersuchten Werkstoffen erreicht worden.

Systematische Untersuchungen zur Abscheidung von Zirconiumdioxid auf keramischen Fasermaterialien und einer Platin-Iridium-Legierung (PtIr20) sowie eine umfassende und vergleichende Charakterisierung der entstandenen Oxidfilme waren Gegenstand dieser Arbeit. Als Precursoren wurden Zirconium(IV)-tetra-tert.-butoxid (ZTB), Zirconium(IV)-chlorid und Sauerstoff verwendet. Für die kontinuierliche Beschichtung der oxidischen Fasern (NEXTEL-720-Multifilamentrovings) wurde ein thermisch induzierter Heißwand-CVD-Prozess (ZrCl4 + O2) entwickelt, die Abscheidung von ZrO2 auf unmodifiziertem bzw. oberflächlich oxidierten PtIr20 fand in einem statisch geführten Kaltwand-CVD-Verfahren unter Verwendung von ZTB statt. Die Charakterisierung der Zirconiumdioxidfilme erfolgte in Abhängigkeit von den Prozessparametern (z.B. Substratart, Beschichtungstemperatur, Zuggeschwindigkeit) mit Methoden wie: Infrarot- und Ramanspektroskopie (Detektion von Verunreinigungen und Phasenzusammensetzung), Röntgendiffraktometrie (Phasenanalyse, Ermittlung von Vorzugsorientierungen), Elektronenstrahlmikroanalyse (Stöchiometrie des ZrO2 und Kohlenstoffgehalt der Schichten), Rasterelektronenmikroskopie (Topologie der Filme) und Bündelzugversuch (Einfluss des ZrO2 auf die 50-%-Zugfestigkeit der Filamente).

Das Zugtragverhalten von bewehrten und unbewehrten Bauteilen wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Maßgeblich wird es von der Festigkeit des verwendeten Betons, dem Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton sowie vom vorhandenen Spannungszustand im Bauteil bestimmt. In der Regel werden im täglichen Planungsgeschäft des Ingenieurs einaxiale Spannungszustände unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Betons aus den Standardprüfungen betrachtet. Jedoch treten in einer Vielzahl von Anwendungen mehraxiale Spannungszustände auf. Beispielhaft sollen hier Bereiche von zweiachsig spannenden Deckenplatten, in Bereichen von Rahmenecken, rotationssymmetrischen Bauwerkshüllen sowie bei Brückenbauwerken mit durchlaufender Fahrbahn im Bereich der Stützen genannt werden. Normative Regelungen sehen bisher im Falle einer zweiaxialen Druckbeanspruchung lediglich die Erhöhung der Druckfestigkeit bzw. Verbundspannung vor. Regelungen zur Festigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung existieren dagegen nicht. Daraus abgeleitet stellt sich die Frage, welchen Einfluss eine zweiaxiale Zugbeanspruchung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrten und bewehrten Bauteilen ausübt. Mit Blick auf übliche Konstruktionsbetone sollen diese Fragestellungen für einen Beton C20/25 und C40/50 geklärt werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden hierzu Versuche an unbewehrten Betonsscheiben und gemischt bewehrten Bauteilen durchgeführt. Das im CEB-FIP MODELL CODE 90 vorgestellte Modell zur Beschreibung des einaxialen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens bildet das reale Verhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung nur ungenügend ab. Hierfür werden Modelle zur Beschreibung des Verformungsverhaltens von Beton unter Berücksichtigung von zweiaxialen Spannungszuständen für einen Beton C20/25 und C40/50 entwickelt. Weiterhin werden Bruchkriterien für die zwei Betonsorten vorgestellt, mit denen die Zugfestigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung bestimmt werden kann. Während bei einem Beton C20/25 die zweiaxiale Zugfestigkeit annähernd der einaxialen Zugfestigkeit entspricht, so nimmt die Zugfestigkeit des Betons C40/50 unter zweiaxialer Zugbelastung um ca. 25% ab. Hinsichtlich der Bruchdehnungen unter zweiaxialer Zugbelastung wurde festgestellt, dass diese mit steigendem Spannungsverhältnis 1 : 2 abnehmen. Darüber hinaus bilden die Modelle zur Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des unbewehrten Betons die Versuchsergebnisse sehr gut ab. Mit Hilfe der hier vorliegenden Ergebnisse können somit das Verformungs- und Festigkeitsverhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung sehr gut abgebildet werden. In Bauteilversuchen wurde das Verformungsverhalten unter zweiaxialer Zugbelastung von gemischt bewehrten Bauteilen untersucht. Die Bestimmung der Verformungen erfolgte hierbei mittels Dehnmessstreifen auf der Betonoberfläche, dem schlaffen Bewehrungsstahl und dem im nachträglichen Verbund liegenden Spannglied. Ein indirekter Nachweis des Einflusses auf das Verbundverhalten des Spanngliedes erfolgte. Es wurde aufgezeigt, dass unter zweiaxialer Zugbelastung die Dehnungen im Spannstahl infolge der Längsrissbildung über dem Hüllrohr abnehmen. Dies lässt die Aussage zu, dass die Verbundwirkung des Spanngliedes durch eine orthogonal wirkende Zugbelastung negativ beeinflusst wird. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen wird eine Empfehlung für den Einsatz von Dehnmessstreifen zur Bestimmung der Verformungen auf einbetonierten Betonstählen gegeben. Die Berechnung der Erstrisslasten aus den Bauteilversuchen mit den entwickelten Bruchkriterien hat eine sehr gute Übereinstimmung ergeben.
The tensile load-bearing characteristics of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete is influenced by a number of factors. Mainly it depends on the strength of the concrete, the interaction between the concrete and the rebar, and the state of stress in the concrete element. Traditionally the designing engineer examines uni-axial stress conditions under consideration of the material properties of the concrete based on standard tests. However, multiple-stress conditions apply for a number of application of such elements, e.g. in concrete slabs designed for bi-axial load bearing, in the joints of frames, in axial symmetrical constructions, or in the intersections of column and deck of multi-span bridges. The commonly used design standard recommends the increase of the compression strength of the concrete or the bond stress for cases of bi-axial load-bearing caused by compression. However, no recommendations are given for the design strength of a concrete under bi-axial tensile stress. Therefore it is interesting to know how a bi-axial tensile stress is influencing the load-bearing and deformation behaviour of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete. This has been investigated for two commonly used concretes (C20/25 and C40/50). Part of an earlier research programme was to perform trials on slabs made of reinforced and non-reinforced concrete. In result a model CEB-FIP MODELL CODE 90 was introduced to describe the deformation of the slab due to a uni-axial stress. However, the model does not satisfactory describe the real behaviour of the slab under a bi-axial tensile stress. In this dissertation a new model will be presented to describe the deformation behaviour of a Concrete C20/25 and a Concrete C40/50 under bi-axial tensile stress. Furthermore, criteria for the two concretes are introduced to describe the ultimate limit state under bi-axial tensile stress. It has been found the bi-axial tensile strength of a Concrete C20/25 is comparable to its uni-axial strength. In difference, the tensile strength of a Concrete C40/50 is decreased by 25% when subject to bi-axial stress. The ultimate limit stress due to bi-axial tensile stress decreases with increasing ratio of the stress 1 : 2. The Strains 1 and 2 are the strains as a result of the biaxial tensile forces in the main directions. The presented model to describe the strain-stress behaviour of an unreinforced concrete is found to agree well with the observations from the trials. Based on the results of this thesis it is possible to describe the strain-stress behaviour of concrete under bi-axial tensile stress. The stress-strain behaviour of structural elements has been investigated under bi-axial tensile stresses. Strains have been monitored with strain-gauges fixed to the surface of the concrete, to the rebars and to the post-tensioning tendons. Therefore, the influence to the interaction of tendon and concrete has been demonstrated indirectly. Furthermore, it has been shown the strain of the tendon decreases following the development of cracks along the grout tube due to the application of bi-axial tensile stress. It can be concluded the bound of the tendon is influenced adversely by tensile stresses applied in perpendicular direction. Recommendations are given for the application of strain-gauges to measure strains of rebars set in concrete. Based on these trials, the estimation of the critical stress to develop initial cracks has been found in good agreement to the presented criteria.