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Die thermischen Randbedingungen von Unterwasserbetonsohlen - Grundlage zur Abschätzung hydratationswärmebedingter Spannungen
Unterwasserbetonsohlen sind als unbewehrte Bauteile mit großen Dickenabmessungen einem Rissrisiko ausgesetzt. Die wesentliche Ursache für das Auftreten von Trennrissen ist die Zwangsbeanspruchung infolge Abfließens der Hydratationswärme. Neben der Darstellung der thermischen und mechanischen Grundlagen für die Berechnung solcher Beanspruchungen von Betonbauteilen wird das Ergebnis einer Literaturstudie zum Thema Unterwasserbeton dargestellt. Es wird gezeigt, dass die speziellen Randbedingungen unter Wasser nicht zufriedenstellend mit den herkömmlichen thermischen Annahmen abgebildet werden können, und dass als Folge Fehleinschätzungen des Rissverhaltens zu erwarten sind. Anhand expliziter instationärer gekoppelter Strömungs-Wärmeleitungs-Berechnungen mit Finiten Elementen werden Ansätze für thermische Ersatzsysteme, Boden im strömenden oder ruhenden Grundwasser bzw. Wasservolumen über der Sohlplatte, dargestellt. Mit den dabei erzielten Ergebnissen sowie einem selbst erstellten Programm werden vergleichende Spannungsermittlungen am vereinfachten System unter vollem Zwang und unter Berücksichtigung der zeitlich veränderlichen Materialparameter des jungen Betons einschließlich der Relaxation durchgeführt. Es zeigen sich deutliche Unterschiede zwischen den Temperaturen und Spannungen, die mit gebräuchlichen Berechnungsmethoden für Betonbauteile ermittelt werden und den Werten, die sich mit den hier vorgestellten Ansätzen für Unterwasserbeton ergeben.
Die thermischen Randbedingungen von Unterwasserbetonsohlen - Grundlage zur Abschätzung hydratationswärmebedingter Spannungen
Unterwasserbetonsohlen sind als unbewehrte Bauteile mit großen Dickenabmessungen einem Rissrisiko ausgesetzt. Die wesentliche Ursache für das Auftreten von Trennrissen ist die Zwangsbeanspruchung infolge Abfließens der Hydratationswärme. Neben der Darstellung der thermischen und mechanischen Grundlagen für die Berechnung solcher Beanspruchungen von Betonbauteilen wird das Ergebnis einer Literaturstudie zum Thema Unterwasserbeton dargestellt. Es wird gezeigt, dass die speziellen Randbedingungen unter Wasser nicht zufriedenstellend mit den herkömmlichen thermischen Annahmen abgebildet werden können, und dass als Folge Fehleinschätzungen des Rissverhaltens zu erwarten sind. Anhand expliziter instationärer gekoppelter Strömungs-Wärmeleitungs-Berechnungen mit Finiten Elementen werden Ansätze für thermische Ersatzsysteme, Boden im strömenden oder ruhenden Grundwasser bzw. Wasservolumen über der Sohlplatte, dargestellt. Mit den dabei erzielten Ergebnissen sowie einem selbst erstellten Programm werden vergleichende Spannungsermittlungen am vereinfachten System unter vollem Zwang und unter Berücksichtigung der zeitlich veränderlichen Materialparameter des jungen Betons einschließlich der Relaxation durchgeführt. Es zeigen sich deutliche Unterschiede zwischen den Temperaturen und Spannungen, die mit gebräuchlichen Berechnungsmethoden für Betonbauteile ermittelt werden und den Werten, die sich mit den hier vorgestellten Ansätzen für Unterwasserbeton ergeben.
Die thermischen Randbedingungen von Unterwasserbetonsohlen - Grundlage zur Abschätzung hydratationswärmebedingter Spannungen
The thermal boundary conditions of underwater concrete slabs - a basis for calculating stress induced by heat of hydration
Keuser, Manfred (author) / Dirnberger, Ewald (author)
Der Bauingenieur ; 80 ; 563-570
2005
8 Seiten, 14 Bilder, 30 Quellen
Article (Journal)
German
Beton , Biegefestigkeit , Einflussfaktor , Finite-Elemente-Methode , Gebrauchseignung , Grundwasser , Grundwasserströmung , Hydratation , Hydratationswärme , Modellmethode , Randbedingung , Rezeptur , Risiko , Schaden , Schubfestigkeit , Spannungsverlauf (mechanisch) , stahlfaserverstärkter Beton , Temperatureinfluss , thermische Spannung , Tragfähigkeit , Unterwasserbereich , Unterwassergründung , Versagen , Vorhersage , Wärmeausdehnungskoeffizient , Wärmeübergang , Rissbildung
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