Buch, Deutsch, Band T 3064, 237 Seiten
Reihe: Bauforschung
Buch, Deutsch, Band T 3064, 237 Seiten
Reihe: Bauforschung
ISBN: 978-3-8167-6727-5
Verlag: Fraunhofer IRB Verlag
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird auf der Grundlage von experimentellen und numerischen Untersuchungen ein Konzept für einen verbundorientierten Zugkraftdeckungsnachweis am auflagernächsten Riss biegebeanspruchter, durch Klebearmierung verstärkter Stahlbetonbauteile entwickelt. Anstelle des Nachweises an einem diskreten Querschnitt, der vor dem Hintergrund der bruchmechanischen Beschränkung der Verbundtragfähigkeit nicht hinreichend ist, werden Beziehungen für einen kontinuierlichen Nachweis im Bereich möglicher Lagen des äußersten Biegerisses angegeben. Mit den Formaten wird im Unterschied zu den gegenwärtig vorliegenden Nachweisverfahren für die Endverankerung des Klebearmierungsstranges erstmals eine Berücksichtigung der durch stark unterschiedliches Verbundverhalten hervorgerufenen Zugkraftunterschiede der Bewehrungsstränge, damit der Abweichungen gegenüber der nach der Bernoulli-Hypothese unterstellten Aufteilung möglich. Zudem können durch lokale Klebeverbundentkopplungen ausgelöste Zugkraftumlagerungen zur einbetonierten Bewehrung angerechnet werden.
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1 Einleitung 1 1.1 Hintergrund 1 1.2 Ziele und Lösungsansatz 2 1.3 Inhalt - Überblick und Abgrenzung 3 2 Grundlagen und Stand des Wissens 5 2.1 Vorbemerkung 5 2.2 Konzepte für den Zugkraftdeckungsnachweis am Endauflager 5 2.2.1 Nachweiskonzept nach Holzenkämpfer 6 2.2.2 Nachweiskonzepte nach Neubauer bzw. Niedermeier 7 2.2.3 Weitere Nachweiskonzepte 8 2.2.4 Vertraglichkeit der Relativverschiebungen - Szenarien 9 2.3 Grundlagen des Zusammenwirkens 10 2.3.1 Beschreibung von Zugkraftaufteilung und Zugkraftumlagerung 10 2.3.2 Sensitivität gegenüber Verbundunterschieden 11 2.3.3 Grundlagen der mathematischen Beschreibung 13 2.4 Ausgangssituation 15 3 Experimentelle Untersuchungen 17 3.1 Vorbemerkung 17 3.2 Versuchsprogramm 18 3.2.1 Parameter 18 3.2.2 Bezeichnungen 18 3.3 Materialien und Verarbeitung 20 3.3.1 Beton 20 3.3.2 Betonstahl 22 3.3.3 Stahllaschen 23 3.3.4 CFK-Lamellen 23 3.3.5 Epoxidharzklebstoff 24 3.3.6 Verarbeitung 25 3.4 Versuche zum Verbundverhalten einbetonierter Bewehrung 26 3.4.1 Versuchskörper und Versuchsaufbau 26 3.4.2 Ergebnisse 28 3.5 Versuche an gemischt bewehrten Dehnkörpern 31 3.5.1 Versuchskörper und \1ersuchsaufbau 31 3.5.2 Messtechnische Ausrüstung 37 3.5.3 Ergebnisse 40 3.5.4 Einflussparameter - Qualitative Auswertung der Ergebnisse 49 3.6 Versuche an biegebeanspruchten Plattenstreifen 52 3.6.1 Versuchskörper und Versuchsaufbau 52 3.6.2 Messtechnische Ausstattung 55 3.6.3 Ergebnisse 56 4 Grundlagen der Modellbildung 61 4.1 Materialmodelle 61 4.1.1 Beton - Druckbeanspruchung 61 4.1.2 Beton - Zugbeanspruchung 66 4.1.3 Betonstahl 68 4.1.4 Klebearmierung 69 4.2 Verbundverhalten einbetonierter Bewehrung 70 4.2.1 Vorbemerkung 70 4.2.2 Verbundtragmechanismen und Versagensarten 70 4.2.3 Ermittlung des Verbundverhaltens in Versuchen 71 4.2.4 Vorliegende Verbundmodelle 74 4.2.5 Einflussgrößen auf das Verbundverhalten 78 4.2.6 Abbildung des Verbundverhaltens 82 4.2.7 Ableitung charakteristischer Werte 85 4.3 Verbundverhalten aufgeklebter Bewehrung 87 4.3.1 Mechanismen, Prüfverfahren und Einflussgrößen 87 4.3.2 Vorliegende Verbundmodelle 89 4.3.3 Abbildung des Verbundverhaltens angeklebter Bewehrung 94 4.4 Energiebetrachtung von Verbundproblemen 97 4.4.1 Allgemeines zu Verbundenergiebetrachtungen 97 4.4.2 Konkretisierung für einbetonierten Betonstahl 97 4.4.3 Konkretisierung für aufgeklebte Bewehrung 98 4.5 Kompatibilitätsbedingungen 99 4.5.1 Zentrische Zugbeanspruchung 99 4.5.2 Reine Biegung 100 4.5.3 Biegung und Querkraft 101 4.5.4 Übertragbarkeit der Kompatibilitätsbedingungen auf reales Bauteilverhalten 101 4.6 Rissbildung bei klebearmierten Stahlbetonbauteilen 103 4.6.1 Grundlagen 103 4.6.2 Annahmen und Idealisierungen 107 4.6.3 Rissbildung bei zentrisch zugbeanspruchten Bauteilen 109 4.6.4 Rissbildung bei biegebeanspruchten Bauteilen 113 4.6.5 Auflagernächster Riss biegebeanspruchter Bauteile 115 5 Zusammenwirken der Bewehrungsstränge bei Dehnkörpern 119 5.1 Vorbemerkung 119 5.2 Abbildung des Zusammenwirkens hei Dehnkörpern 120 5.2.1 Grundlagen und Rechenmodell 120 5.2.2 Auswirkungen lokaler Effekte auf das Zusammenwirken 121 5.2.3 Abbildung lokaler Effekte im Rechenmodell 12.3 5.2.4 Randbedingungen - Rissbildungsstadien 125 5.2.5 Kopplung einbetonierter Bewehrungsstränge mit unterschiedlichen Verbundbedingungen; Lasteinleitung 126 5.3 Auswertung der Dehnkörperversuche 130 5.3.1 Versuche mit vorgegebenem Initialriss 130 5.3.2 Versuche mit vorgegebenem abgeschlossenen Rissbild 134 5.4 Vergleich von Versuchsergebnissen und Rechenmodell 136 6 Zusammenwirken bei biegebeanspruchten Bauteilen - Rechenmodell 141 6,1 Vorbemerkung 141 6.2 Grundzüge der Modellierung 142 6.2.1 Umfang, Systemkenngröße 142 6.2.2 Annahmen und Idealisierungen 143 6.2.3 Konzeptionelle Umsetzung 144 6.2.4 Rechentechnische Umsetzung 147 6.2.5 Grenzen des Rechenmodells 148 6.3 Nachrechnung von Versuchen - Modellverifikation 148 6.3.1 Allgemeines 148 6.3.2 Eigene Versuche 149 6.3.3 Zusammenfassung 151 7 Zugkraftdeckungsnachweis am Endauflager - Ingenieurmodell 153 7.1 Nachweiskonzept - Vorgehen 153 7.2 Nachweisgrundlagen für zentrisch zugbeanspruchte Bauteile 154 7.2.1 Klebearmierung - Verbundtragfähigkeit. und Entkopplung 154 7.2.2 Einbetonierte Bewehrung - Kopplung der Bewehrungsstränge 159 7.2.3 Querschnittswiderstand - Vergleich mit Versuchsergebnissen 160 7.3 Übertragung auf biegebeanspruchte Bauteile 163 7.3.1 Grundlagen 163 7.3.2 Verträglichkeitsbedingungen 163 7.3.3 Formelapparat 166 7.3.4 Nährungsbeziehungen 166 7.3,5 Charakteristische Größen - Formelapparat 172 7.4 Vorschlag eines Nachweiskonzeptes 174 7.4.1 Überblick 174 7.4.2 Sicherheitskonzept 174 7.4.3 Abgrenzung möglicher Lagen des auflagernächsten Risses 175 7.4.4 Nachweisverfahren 176 7.4.5 Anwendungsbeispiel 176 7.5 Fazit 179 8 Zusammenfassung 181 Bezeichnungen 184 Literatur 191 A Experimentelle Untersuchungen - Materialkenngrößen 201 B Versuche an Dehnkörpern - Ergebnisse der Reihen V5 und V6 205 B.1 Versuchsreihe V5 205 B. 1.1 Versuchsaufbau - Übersicht 205 B.1.2 Versuch V5-01-B1S 205 B.1.3 Versuch V5-02-B1S 206 B.2 Versuchsreihe V6 209 B.2.1 Versuchsaufbau - Übersicht 209 8.2.2 Versuch V6-01-B1S 209 8.2.3 Versuch V6-02-B1S 209 C Zusammenwirken bei Dehnkörpern 213 C.1 Eingangsgrößen der Versuchsauswertung 213 C.2 Gegenüberstellung von Versuchsergebnissen und Rechenwerten 216 D Zusammenstellung von Daten zu Versuchen an Biegebauteilen 223 E Betonkenngrößen - Bezeichnungen, Umrechnung 227 E.1 Betondruckfestigkeit 227 E.2 Betonzugfestigkeit 229
