Buch, Deutsch, Band T 3065, 227 Seiten
Reihe: Bauforschung
Buch, Deutsch, Band T 3065, 227 Seiten
Reihe: Bauforschung
ISBN: 978-3-8167-6731-2
Verlag: Fraunhofer IRB Verlag
Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Verbundbeiwerte für klebearmierte Stahlbetonbauteile entwickelt, die eine Berücksichtigung der Auswirkungen unterschiedlicher Verbundeigenschaften bei der Spannungsermittlung zulassen. Gegenüber einer angenommenen Dehnungsverteilung auf Basis der Hypothese nach Bernoulli treten bei biegebeanspruchten Bauteilen zum Teil signifikante Abweichungen auf, die auf die deutlichen Unterschiede in den Verbundeigenschaften der Bewehrungsstränge zurückzuführen sind. Das spröde Verbundverhalten aufgeklebter Bewehrung erfordert zudem die durchgängige Verfolgung des Zugkraftaufbaus im querkraftbeanspruchten Bereich. Dementsprechend wird anstelle üblicher, allerdings nicht hinreichender Zugstabmodelle ein Rechenmodell für biegebeanspruchte Bauteile zur numerisch-iterativen Ermittlung der Zugkraftaufteilung bei Verzicht auf die Bernoulli-Hypothese entwickelt.
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Einleitung . 1 1.1 Hintergrund 1 1.2 Ziele und Lösungsansatz 3 1.3 Inhalt - Überblick und Abgrenzung 3 2 Zusammenwirken von Bewehrungssträngen - Grundlagen und Stand des Wissens 5 2.1 Grundlagen 5 2.1.1 Beschreibung von Zugkraftaufteilung und Zugkraftumlagerung 5 2.1.2 Sensitivität gegenüber Verbundunterschieden 7 2.1.3 Grundlagen der mathematischen Beschreibung 8 2.2 Zugkraftaufteilung und -umlagerung bei vorgespannten Bauteilen 10 2.2.1 Experimentelle Untersuchungen 10 2.2.2 Modellierung des Zusammenwirkens von Betonstahl und Spannstahl 10 2.3 Versuche zum Zusammenwirken bei klebearmierten Bauteilen 11 2.3.1 Versuche an der TU Braunschweig 11 2.3.2 Versuche an der Hokkaido University 13 2.3.3 Versuche an der Universität Gent 15 2.3.4 Weitere Versuche 15 2.4 Rechenmodelle zur Zugkraftaufteilung bei klebearmierten Bauteilen 17 2.4.1 Zugkraftaufteilung nach Holzenkämpfer 17 2.4.2 Zugkraftaufteilung nach Ulaga 18 2.5 Zugkraftaufteilung nach Richtlinien und Zulassungsbescheiden 21 2.6 Ausgangssituation 22 3 Experimentelle Untersuchungen 25 3.1 Vorbemerkung 25 3.2 Versuchsprogramm 25 3.2.1 Parameter 26 3.2.2 Bezeichnungen 26 3.3 Überblick über die Hauptversuche 28 3.3.1 Versuche an gemischt bewehrten Dehnkörpern 28 3.3.2 Versuche an verstärkten Plattenstreifen 30 4 Grundlagen der Modellbildung 33 4.1 Materialmodelle 33 4.1.1 Beton - Druckbeanspruchung 33 4.1.2 Beton - Zugbeanspruchung 38 4.1.3 Betonstahl 40 4.1.4 Klebearmierung 41 4.2 Verbundverhalten einbetonierter Bewehrung 42 4.2.1 Vorbemerkung 42 4.2.2 Verbundtragmechanismen und Versagensarten 42 4.2.3 Ermittlung des Verbundverhaltens in Versuchen 43 4.2.4 Vorliegende Verbundmodelle 46 4.2.5 Abbildung des Verbundverhaltens 49 4.3 Verbundverhalten aufgeklebter Bewehrung 52 4.3.1 Mechanismen, Prüfverfahren und Einflussgrößen 52 4.3.2 Vorliegende Verbundmodelle 55 4.3.3 Abbildung des Verbundverhaltens angeklebter Bewehrung 60 4.4 Energiebetrachtung von Verbundprobleinen 62 4.4.1 Allgemeines zu Verbundenergiebetrachtungen 62 4.4.2 Konkretisierung für einbetonierten Betonstahl 62 4.4.3 Konkretisierung für aufgeklebte Bewehrung 63 4.5 Kompatibilitätsbedingungen 64 4.5.1 Zentrische Zugbeanspruchung 64 4.5.2 Reine Biegung 65 4.5.3 Biegung und Querkraft 65 4.5.4 Übertragbarkeit der Kompatibilitätsbedingungen auf reales Bauteilverhalten 66 4.6 Rissbildung bei klebearmierten Stahlbetonbauteilen 68 4.6.1 Grundlagen 68 4.6.2 Annahmen und Idealisierungen 71 4.6.3 Rissbildung bei zentrisch zugbeanspruchten Bauteilen 74 4.6.4 Rissbildung bei biegebeanspruchten Bauteilen 77 4.7 Abgrenzung 80 5 Zusammenwirken der Bewehrungsstränge bei Dehnkörpern 83 5.1 Vorbemerkung 83 5.2 Abbildung des Zusammenwirkens bei Dehnkörpern 84 5.2.1 Grundlagen und Rechenmodell 84 5.2.2 Auswirkungen lokaler Effekte auf das Zusammenwirken 85 5.2.3 Abbildung lokaler Effekte im Rechenmodell 87 5.2.4 Randbedingungen - Rissbildungsstadien 88 5.2.5 Kopplung einbetonierter Bewehrungsstränge mit unterschiedlichen Verbundbedingungen; Lasteinleitung 90 5.3 Auswertung der Dehnkörperversuche 94 5.3.1 Versuche mit vorgegebenem Initialriss 94 5.3.2 Versuche mit vorgegebenem abgeschlossenen Rissbild 98 5.4 Vergleich von Versuchsergebnissen und Rechenmodell 100 6 Zusammenwirken bei biegebeanspruchten Bauteilen - Rechenmodell 105 6.1 Vorbemerkung 105 6.2 Grundzüge der Modellierung 106 6.2.1 Umfang, Systemkenngrößen 106 6.2.2 Annahmen und Idealisierungen 107 6.2.3 Grenzen des Rechenmodells 108 6.3 Konzeption des Rechenmodells - Kompatibilitätsbedingungen 108 6.3.1 Elementierung 108 6.3.2 Kompatibilitätsbedingungen auf Systemebene 109 6.3.3 Gleichgewichts- und Verträglichkeitsbedingungen auf Elementebene 110 6.3.4 Kopplung der Elemente 111 6.3.5 Dehnungs- und Verschiebungszustände der Bewehrungsstränge auf Elementebene 112 6.3.6 Einfluss der Querkraft auf die Gurtkräfte 114 6.4 Rechentechnische Umsetzung 117 6.4.1 Ablauf und Steuerung der Berechnung 117 6.4.2 Ablauf und Steuerung auf Elementebene 120 6.4.3 Iterationskonzepte und Konvergenzkriterien 120 6.5 Nachrechnung von Versuchen - Modellverifikation 123 6.5.1 Allgemeines 123 6.5.2 Eigene Versuche 123 6.5.3 Weitere Versuche 127 6.5.4 Berechnung von Versagenslasten 131 6.5.5 Zusammenfassung 131 7 Numerische Untersuchungen zum Zusammenwirken bei biegebeanspruchten Bauteilen 133 7.1 Umfang und Grundlagen 133 7.1.1 Ziele und Methodik 133 7.1.2 Referenzsysteme und Parameterbereich 134 7.1.3 Bezugs- und Vergleichsgrößen 136 7.2 Einfluss von Material- und Querschnittskenngrößen 139 7.3 Einfluss von Systemkenngrößen 142 ... ... ...
