A gradient-dependent model for anisotropic damage of concrete with consideration of pore pressure

Das vorgestellte Materialmodell ermöglicht die Beschreibung des Verformungsverhaltens von Beton unter äußerer Belastung und Porendruck. Dabei sind irreversible Verformungen des Materials ebenso wie der Steifigkeitsabfall infolge von Rissbildung und -wachstum berücksichtigt. Mit Hilfe eines mikromechanischen Modells erfolgt zunächst eine systematische Untersuchung der Auswirkungen von Rissbildung und -wachstum auf das Verformungsverhalten. Die Ergebnisse der mikromechanischen Analyse fließen in ein makromechanisches Modell ein, das zur Strukturanalyse dient und im Rahmen einer erweiterten Kontinuumstheorie formuliert ist. Grundlage der Erweiterung bildet eine implizite Gradientenformulierung. Somit ist auch bei entfestigendem Materialverhalten die Unabhängigkeit der Lösung von der Diskretisierung gewährleistet. Ausgewählte Strukturbeispiele zeigen die Leistungsfähigkeit des entwickelten Materialmodells.A material model for concrete is presented, which allows to describe the deformation behaviour due to external loads and pore pressure. Pore pressure can occur in microstructure as a result of phase transformations caused by environmental exposures like vaporisation of water during fire and delayed ettringite formation during sulfate attack. The proposed material model takes into account irreversible deformations as well as stiffness degradation due to crack initiation and growth. The influence of the resulting anisotropic damage on the deformation behaviour is systematically investigated by means of a micromechanical model. The results of the micromechanical investigations provide the basis for a macromechanical model, which is formulated in the framework of an extended continuum theory. The applied theory bases on an implicit gradient formulation to ensure that the numerical results are also independent of the discretisation in case of softening. Numerical analysis of selected structures demonstrates the efficiency of the proposed material model