Grawe + Bertram Ingenieure
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Tragwerksplanung + Brandschutz

Spannbetonträger aus UHPC

Zum Verbund- und Querkrafttragverhalten von Spannbetonträgern aus Ultra-Hochfestem Beton

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1182 der Deutschen Forschungs­gemein­schaft (DFG) wurden das Verbundverhalten von Spannlitzen in Ultrahochfestem Beton (UHPC) und die Querkraft­trag­fähigkeit von Spannbetonträgern aus UHPC am Institut für Massivbau der RWTH Aachen untersucht. Die experimen­tellen Unter­suchungen umfassten 72 Pull-Out- und 14 Spannkraft­einleitungs­versuche zum Verbundverhalten und in 60 Versuchen an profilierten Spannbeton­trägern aus UHPC wurde das Querkrafttragverhalten untersucht. Sowohl zum Verbund- als auch zum Querkrafttragverhalten wurden nichtlineare Berechnungsmethoden angewendet, um Ingenieurmodelle herzuleiten.

Um die Vorspannung rissefrei einzuleiten, ist wie bei normal- und hochfesten Betonen eine bezogene Mindestbetondeckung c/dp = 2,5 erforderlich. Die experimentellen Über­tra­gungs­längen von 0,5‘‘ Litzen betrugen etwa 20 bis 22 cm. Bei mehreren Litzenlagen wie bei den Spannbetonträgern waren diese um etwa 20 % vergrößert. Ein Verbundgesetz wurde hergeleitet, um die Übertragungslängen zu berechnen.

In den Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit von vorgespannten Trägern aus UHPC mit und ohne Stegöffnungen wurden in insgesamt 60 Querkraftversuchen vor allem die Traganteile der Stahlfasern, einer Zulagebewehrung sowie die Einflüsse aus Maßstabseffekten und Öffnungen im Steg untersucht. Die Tragfähigkeit der Träger mit Stahlfasern als Querkraftbewehrung war etwa doppelt bis dreifach so groß wie die Tragfähigkeit von Trägern ohne Querkraftbewehrung. Die Einflüsse aus der Lage und der Anzahl von Öffnungen im Steg wurde systematisch untersucht. Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,5d reduzieren die Querkrafttragfähigkeit auf etwa 75 %. Durch den Einbau einzelner Betonstahlstäbe am Rand der Öffnungen konnte die Tragfähigkeit des Vollwandträgers wieder nahezu erreicht werden. Bei mehreren Öffnungen konnte eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen werden, wenn der lichte Abstand zwischen den Öffnungen mindestens 1,5d betrug. Maßstabseffekte waren in erster Linie bei der Fasertragwirkung zu beobachten. Während bei kleinen Trägerhöhen ein gutmütiges Nachrissverhalten und ein langsames Risswachstum auftrat, führte das plötzliche Risswachstum aufgrund des Maßstabseffektes bei Balken mit höheren Querschnitten zu einer deutlich geringeren Faserwirksamkeit. Die Querkrafttragfähigkeit wurde mit einem additiven Bemessungsansatz beschrieben, der aus den Fachwerktraganteilen der Stahlfasern und der Betonstahlbewehrung sowie einem Betontraganteil besteht. Nach Vergleichen mit den eigenen und Versuchen aus der Literatur lässt sich mit dem hergeleiteten Bemessungsansatz die Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonträgern aus UHPC zutreffend wiedergegeben.

Die Dissertation ist online verfügbar.

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