Relaxation

Relaxation bezeichnet im Allgemeinen einen Vorgang, bei dem ein System in seinen Grundzustand übergeht. Im technischen Sprachgebrauch wird unter Relaxation der zeitabhängige Abbau von mechanischen Spannungen verstanden, der bei einer konstanten Verformung auftritt. Bei den mechanischen Spannungen kann es sich sowohl um innere Eigenspannungen in einem Bauteil, als auch um von außen einwirkende Spannungen handeln.

Die Ursache für Relaxation ist die Diffusion von Atomen im Werkstoffinneren. Dabei ist die Relaxation umso größer je höher die Temperatur der Werkstoffe ist. Die im Werkstoffinneren stattfindenden Vorgänge sind ähnlich wie beim Kriechen, nur dass beim Kriechen die aufgebrachte mechanische Spannung konstant bleibt und die Verformung des Bauteils zunimmt. Relaxation tritt somit ebenfalls an metallischen Werkstoffen, wie z. B. Stahl, aber auch an Kunststoffen, Beton, Keramiken und Holz auf.

Problematisch ist die Relaxation bei vorgespannten Bauteilen oder Maschinenelementen. Werden beispielsweise Federn und Schrauben gespannt und bei höheren Temperaturen eingesetzt, kommt es infolge der Relaxation zu einer Abnahme der mechanischen Spannung. Dies kann zur Folge haben, dass sich konstruktive Verbindungen lockern oder sogar lösen und somit nicht mehr ihre Funktionen erfüllen können. Dies gilt in ähnlicher Weise auch für den Spannbetonbau.

Im Spannbetonbau werden in die Betonbauteile hochfeste Stähle eingebracht und gegen den Beton vorgespannt. Dieser sogenannte Spannstahl drückt den Beton zusammen. Dadurch werden bewusst Druckspannungen in das Bauteil eingebracht, um die durch die Belastung auftretenden Zugspannungen zu kompensieren. So können im Vergleich zum herkömmlichen Stahlbetonbau größere Lasten abgetragen werden und höhere Stützweiten überbrückt werden. Kommt es nun infolge von Relaxation zu einer Abnahme der Spannungen im Spannstahl, verringert sich die eingebrachte Vorspannung im Beton. Würden die Relaxationsvorgänge im Spannstahl nicht bei der Planung der Bauwerke berücksichtig werden, könnte es zu einem Versagen von Spannbetonkonstruktionen kommen.

Synonym(e):

Spannungsrelaxation

Englische Übersetzung(en):

relaxation