TY - THES AB - In vielen Bereichen des Bauwesens spielt die Methode der numerischen Simulation eine zunehmend größere Rolle. Dazu gehört unter anderem auch die (Weiter-)Entwicklung von Materialgesetzen sowie die Überprüfung bzw. Erweiterung ihrer Anwendungsgrenzen zur immer realistischeren Abbildung des Werkstoffverhaltens. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Bereich der Schadensprognose in Bezug auf die Rissbildung zementgebundener Estrichplatten auf Dämmschicht näher beleuchtet. Regelmäßig auftretende Schadensbilder bei dieser besonders schwindanfälligen Bindemittelart zeigen, dass die Bemessungsgrundlage, die auf Jahrzehnte zurückliegenden Versuchsreihen basiert, einer Überprüfung bedarf. Im Bemessungskonzept bisher unberücksichtigte Schwindeinflüsse und daraus resultierende Aufschüsselungen an den Bauteilrändern wurden als eine mögliche Ursache identifiziert. Materialmodelle für die numerische Abbildung vor allem von Rissen gibt es für den Estrichähnlichen Werkstoff Beton. Es ist anzunehmen, dass diese insbesondere für Zementestrich geeignet sind und ein sinnvolles Werkzeug bieten, um die Anwendbarkeit und Beantwortung dieser offenen Fragestellung systematisch zu untersuchen. Dazu wurde eine Modellumgebung entwickelt, die eine ausreichende Netzunabhängigkeit der Ergebnisse gewährleistet. Der Erhärtungs- bzw. Schwindprozess selbst wurde nicht direkt simuliert, sondern die resultierende charakteristische Schüsselform vereinfacht abgeschätzt und als Vorverformung berücksichtigt. Zur Validierung des Modells wurden Balken- und Plattenversuche herangezogen. Mithilfe des entwickelten Modells wurde anhand einer Parameterstudie der Einfluss sowohl infolge Schwinden als auch infolge verschiedener Steifigkeitseinflüsse aus Dämmstoff-Zusammendrückbbarkeit und Estrichdicke auf das Versagen untersucht. Die hier erfolgte Extrapolation des experimentell validierten Parameterspektrums ließ eine grundlegende Beurteilung zwar nicht zu, im validierten Bereich zeigte sich jedoch bereits, dass der Einfluss aus Schwinden auf die Bruchlast vernachlässigbar ist. Die Parameterstudie zeigte keinerlei Indizien dafür auf, dass ein Variieren weiterer Randbedingungen einen größeren Einfluss der Aufschüsselung auf die Tragfähigkeit offenbaren wird. Aufgrund fehlender Bewehrung besteht eine erhöhte Notwendigkeit zur Überprüfung der Netzunabhängigkeit der Ergebnisse bei der Simulation der Biegebeanspruchung. Daher wurden die in Abaqus und Ansys – als für Rissmodellierung übliche Software-Vertreter – implementierten Rissmodelle und deren Umgang mit der Netzabhängigkeit verglichen und einem weiteren Ansatz aus der Literatur gegenübergestellt. Als Ergebnis dieses Vergleichs ergibt sich zum einen ein besseres Verständnis des hier zur Regularisierung verwendeten Parameters der charakteristischen Länge, aber auch eine bessere Beurteilung der Anwendungsgrenzen der entsprechenden Softwarelösungen. Hier konnten bei Betrachtung eines einfachen Zugversuchs bereits Diskrepanzen zwischen analytischer Lösung und Ergebnissen in der Software herausgestellt werden. Mithilfe des Modells wurden Balkenversuche und typische Laststellungen auf schwimmenden Estrichplatten simuliert. Anhand verformungsgesteuert geführter Biegezugprüfungen ließ sich der Nachbruchbereich numerisch sehr gut abbilden. Aufgrund stark spröden Versagens des für die Platten verwendeten Fließestrichs konnte der Nachbruchbereich für diese nicht erfasst odervalidiert werden. Ein Vergleich der experimentellen und numerischen Daten zeigte bis zum Bruch eine gute Übereinstimmung. Insgesamt lässt sich festhalten, dass sich für Beton entwickelte Rissmodelle auf Zementestrichanwenden lassen, unter der Bedingung, dass die Netzunabhängigkeit der Ergebnisse sicher gestellt wird. Mithilfe des Modells lassen sich typische Laststellungen auf Estrichplatten numerisch abbilden, wobei das Modell jedoch genauerer Validierung durch weitere experimentelle Datenbedarf. Der Einfluss aus Schwinden und Dämmsteifigkeit auf das Versagen kann im validierten Bereich als vernachlässigbar eingestuft werden. Im Hinblick auf das Bemessungskonzept besteht in diesem Zusammenhang zunächst kein Handlungsbedarf. Allerdings stellen bereits die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung den in anerkannten Bemessungskonzepten als maßgebend identifizierte Lastfall „Einzellast am Plattenrand“ gegenüber dem Lastfall „Einzellast an der Plattenecke“ aufgrund des kritischeren Spannungszustands, der keine Umlagerungen zulässt, und der geringeren Versagenslast zumindest infrage. Es ist nicht eindeutig, welcher Lastfall maßgebend ist. Diese Ergebnisse motivieren eine genauere Gegenüberstellung der beiden Lastfälle, wofür sich das hier entwickelte Modell als numerisches Werkzeug heranziehen lässt. Aus diesem Vergleich ließen sich unter Umständen bindende Handlungsempfehlungen für ein verbessertes Sicherheitskonzept ableiten. AU - Schwenzer, Katharina CY - Wuppertal DO - 10.25926/BUW/0-845 DP - Bergische Universität Wuppertal KW - schwimmender Estrich KW - Dämmstoff KW - Zusammendrückbarkeit KW - Aufschüsseln KW - Schwinden KW - Rissverhalten KW - Simulation KW - Parameterstudie KW - Validierung durch Laborversuche KW - Biegezugversuch KW - unbewehrt KW - verschmiertes Rissmodell KW - charakteristische Länge KW - Netzunabhängigkeit KW - Abaqus KW - Ansys KW - cement-bound floating screeds KW - cementitious screed KW - insulation KW - shrinkage KW - hardening KW - cracking KW - simulation KW - validation through slab tests KW - tensile bending test KW - parameter study KW - unreinforced KW - smeared crack modeling KW - characteristic length KW - mesh independence LA - ger N1 - Bergische Universität Wuppertal, Dissertation, 2024 PB - Veröffentlichungen der Universität PY - 2025 SP - 1 Online-Ressource (xxv, 230 Seiten) : Illustrationen, Diagramme T2 - Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen TI - Ein Beitrag zur numerischen Untersuchung der Rissbildung zementgebundener Estrichplatten auf Dämmschichten UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:468-2-5657 Y2 - 2026-01-16T11:33:07 ER -