Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Monitoring und Modellierung der Rissbildung im jungen Alter an Koppelfugen aus hochfestem Beton
Um die Dauerhaftigkeit eines Stahlbetonwerks sicherzustellen, kommt einer rissfreien Herstellung eine besondere Bedeutung zu. Erfahrungen bei der Herstellung von zahlreichen Brücken aus hochfestem Beton zeigen, dass eine frühe Rissbildung mit einem entsprechenden Nachbehandlungskonzept und früher Vorspannung verhindert werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Ursachen, die zur Rissbildung im Bereich von Koppelfugen führen, am Beispiel der Muldebrücke Glauchau aufzuzeigen und quantitativ zu beschreiben. Zunächst wurden die thermischen und mechanischen Parameter für den Referenzbeton C70/85 experimentell ermittelt und zusammengestellt. Die Ergebnisse der Modellrechnung wurden mit Messergebnissen eines umfangreichen Messprogramms verglichen und zeigen bis zur Rissbildung gute Übereinstimmungen. Für die anschließend durchgeführte Parameterstudie zur quantitativen Beurteilung der Einflussfaktoren auf die Spannungsentwicklung wurde ein kontinuierliches Modellklima entwickelt, um vergleichbare Ergebnisse zu erzeugen. Zwangspannungen, die zur Rissbildung führen, können im Wesentlichen durch zwei betontechnologische Voraussetzungen reduziert werden. Die Frischbetontemperatur sollte im Verhältnis zur Umgebungstemperatur möglichst niedrig sein. Die Wärmeentwicklung des Betons sollte möglichst gering und möglichst langsam sein. Wird im dicken Bauteil die adiabatische Betontemperatur annähernd erreicht, kann Zwang nur durch eine Verringerung der Wärmemenge vermindert werden. Wird die adiabatische Temperatur nicht erreicht, kann auch eine Verlangsamung der Wärmeentwicklung den Temperaturzwang verringern. Die effektivste Methode zur Vermeidung von Rissen ist folglich die Reduzierung der maximalen Betontemperatur. Ein Vorwärmen der Gesteinskörnung wirkt sich entsprechend ungünstig aus.Trocknungsschwinden erzeugt infolge Nachbehandlung erst nach Erreichen der Nullspannungstemperatur Spannungen. Die Eigenspannungen infolge Abfließen der Hydratationswärme kompensieren die Spannungen aus Trocknungsschwinden. Der aufgezeigt Bemessungsvorschlag unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärrissbildung. Der Primärriss entsteht infolge kontinuierlichen Zwangs allein infolge geometrischer Randbedingungen. Während des anschließenden Abbaus der Temperaturverformung wird die Verformungskompatibilität durch die Bildung von Sekundärrissen erreicht. Die Sekundärrissbildung erfolgt in Abhängigkeit der Bewehrung am Bautenrand bis zum Erreichen der Ausgleichstemperatur. Wirksam ist daher nur die effektive Zugzone unter Berücksichtigung der Zugfestigkeit bei Erreichen der Ausgleichstemperatur.
Monitoring und Modellierung der Rissbildung im jungen Alter an Koppelfugen aus hochfestem Beton
Um die Dauerhaftigkeit eines Stahlbetonwerks sicherzustellen, kommt einer rissfreien Herstellung eine besondere Bedeutung zu. Erfahrungen bei der Herstellung von zahlreichen Brücken aus hochfestem Beton zeigen, dass eine frühe Rissbildung mit einem entsprechenden Nachbehandlungskonzept und früher Vorspannung verhindert werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Ursachen, die zur Rissbildung im Bereich von Koppelfugen führen, am Beispiel der Muldebrücke Glauchau aufzuzeigen und quantitativ zu beschreiben. Zunächst wurden die thermischen und mechanischen Parameter für den Referenzbeton C70/85 experimentell ermittelt und zusammengestellt. Die Ergebnisse der Modellrechnung wurden mit Messergebnissen eines umfangreichen Messprogramms verglichen und zeigen bis zur Rissbildung gute Übereinstimmungen. Für die anschließend durchgeführte Parameterstudie zur quantitativen Beurteilung der Einflussfaktoren auf die Spannungsentwicklung wurde ein kontinuierliches Modellklima entwickelt, um vergleichbare Ergebnisse zu erzeugen. Zwangspannungen, die zur Rissbildung führen, können im Wesentlichen durch zwei betontechnologische Voraussetzungen reduziert werden. Die Frischbetontemperatur sollte im Verhältnis zur Umgebungstemperatur möglichst niedrig sein. Die Wärmeentwicklung des Betons sollte möglichst gering und möglichst langsam sein. Wird im dicken Bauteil die adiabatische Betontemperatur annähernd erreicht, kann Zwang nur durch eine Verringerung der Wärmemenge vermindert werden. Wird die adiabatische Temperatur nicht erreicht, kann auch eine Verlangsamung der Wärmeentwicklung den Temperaturzwang verringern. Die effektivste Methode zur Vermeidung von Rissen ist folglich die Reduzierung der maximalen Betontemperatur. Ein Vorwärmen der Gesteinskörnung wirkt sich entsprechend ungünstig aus.Trocknungsschwinden erzeugt infolge Nachbehandlung erst nach Erreichen der Nullspannungstemperatur Spannungen. Die Eigenspannungen infolge Abfließen der Hydratationswärme kompensieren die Spannungen aus Trocknungsschwinden. Der aufgezeigt Bemessungsvorschlag unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärrissbildung. Der Primärriss entsteht infolge kontinuierlichen Zwangs allein infolge geometrischer Randbedingungen. Während des anschließenden Abbaus der Temperaturverformung wird die Verformungskompatibilität durch die Bildung von Sekundärrissen erreicht. Die Sekundärrissbildung erfolgt in Abhängigkeit der Bewehrung am Bautenrand bis zum Erreichen der Ausgleichstemperatur. Wirksam ist daher nur die effektive Zugzone unter Berücksichtigung der Zugfestigkeit bei Erreichen der Ausgleichstemperatur.
Monitoring und Modellierung der Rissbildung im jungen Alter an Koppelfugen aus hochfestem Beton
Dietz, Jörg (Autor:in)
2005
199 Seiten, Bilder, Tabellen, 117 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Monitoring und Modellierung der Rissbildung im jungen Alter an Koppelfugen aus hochfestem Beton
| UB Braunschweig | 2006