Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
2 Stand der Technik2.4.2 Haft- und Gleitreibung an GleitflächenDie grundlegenden Gesetze, wonach der Reibungswiderstand proportional zur Belastungund unabhängig von der Ausdehnung der Gleitflächen ist, sind nach Bowden&Tabor(1959) seit langem bekannt. Bereits Leonardo da Vinci (1452-1519) bestätigte durchexperimentelle Untersuchungen diese von ihm erkannten Gesetzmäßigkeiten. Euler(1707-1783) unterschied explizit zwischen der statischen Reibung (Haftreibung) und derkinetischen Reibung (Gleitreibung). Er erkannte, dass die Gleitreibung deutlich geringersein kann als die Haftreibung. Coulomb (1736-1806) bestätigte diese Beobachtungen undfand, dass die Gleitreibung von der Gleitgeschwindigkeit nahezu unabhängig ist.Die Gleitreibung wird durch verschiedene chemische und physikalische Vorgängehervorgerufen, wie z. B. Abscherung, Furchenbildung, plastisches Fließen,Verschweißung [Bowden&Tabor (1959)]. Vereinfacht kann zwischen molekularenAnziehungskräften der Kontaktflächen (Adhäsion) und mechanischer Verklammerungunterschieden werden.Ist die Relativgeschwindigkeit zwischen zwei Körpern v rel am Kontaktpunkt ungleichnull reiben diese Körper am Kontaktpunkt. Die auf die Körper wirkende Kraft F R, g istnach Coulomb:FR,g= μ ⋅ F(2.24)gNDabei ist F N die auf die Berührungsebene senkrecht wirkende Kraft undReibungskoeffizient.μ g derUm eine Relativbewegung zweier in Ruhe befindlicher Körper hervorzurufen, ist die sogenannte Haftreibung (Haftkraft) F nach folgender Gleichung zu überwinden.R, hFR,h= μ ⋅ F(2.25)hNEbenso wie die Gleitreibung setzt sich die Haftreibung vereinfacht aus den AnteilenAdhäsion und mechanische Verklammerung zusammen. Der Haftreibungskoeffizient istjedoch in der Regel größer als der Gleitreibungskoeffizient. Bild 2.25 zeigt einentypischen Verlauf der Reibungskraft bzw. des Reibungskoeffizienten μ bei einerRelativverschiebung s rel zwischen zwei Körpern. Zunächst treten elastische undplastische Dehnungen in der Kontaktzone auf. Der erreichte maximale Widerstandentspricht der Haftreibung. Nach dem Überschreiten der Relativverschiebung bei derHaftreibung nimmt der Reibungswiderstand ab und strebt einem konstanten Grenzwertzu.48
2 Stand der TechnikReibungskoeffizientelastische/plastische DehnungenF Ns relμ hHaftreibungF RF Rμ gGleitreibungF N0Relativverschiebung s relμ =FFRNBild 2.25:Typischer Verlauf des Reibungskoeffizienten bei einer Relativverschiebungzwischen zwei Körpern, welche in der Kontaktzone mit einer Normalkraft F Nbelastet sind2.4.3 KohäsionWie bereits erwähnt, versteht man im Bereich der Physik und Chemie unter Kohäsion dieZusammenhangskraft innerhalb eines Materials, die unabhängig von der Belastung ist.Die Wechselwirkungen können aus chemischer Bindung zwischen Molekülen undAnziehung zwischen Atomen und Molekülen erfolgen (z. B. Ionenbindung und van-der-Waals-Wechselwirkung). Im Bereich der Bodenmechanik beschreibt die Kohäsion diezusammenhaltenden Kräfte im Boden (siehe Kapitel 2.6.3).2.4.4 Geschmierte GleitflächenDas physikalische Phänomen der geschmierten Reibung besteht darin, dass sich dieReibung zwischen zwei Festkörpern durch die Wirkung eines Schmierstoffes mit einerbestimmten Viskosität im Zusammenhang mit einer Relativgeschwindigkeit verringert.Im Bereich kleiner Gleitgeschwindigkeiten wirkt eine relativ hohe so genannteGrenzreibung (vgl. Bild 2.26). Die über Festkörperkontakte übertragenenNormalspannungen verringern sich jedoch mit zunehmender Relativgeschwindigkeit.Dieser Bereich wird auch als Mischreibung bezeichnet. Ab einer bestimmtenRelativgeschwindigkeit trennen sich die Festkörper vollständig voneinander und dieeinwirkende Normalkraft wird komplett über den Schmierstoff übertragen. Es wirkt nunlediglich Flüssigkeitsreibung.Im Bereich der Flüssigkeitsreibung besteht eine wesentliche Beeinflussung derReibungskraft durch die Viskosität des Schmierstoffes und die Relativgeschwindigkeit.Je höher die Viskosität des Schmierstoffes ist, desto höher ist die Reibungskraft.49
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