Rissbildung von biegebeanspruchten Bauteilen aus Ultrahochfestem Faserbeton: Fid-Bau Portal

Rissbildung von biegebeanspruchten Bauteilen aus Ultrahochfestem Faserbeton

Heinzle, Günter / Freytag, Bernhard / Linder, Josef

Das Konstruieren und Bemessen von Bauwerken aus faserbewehrtem UHPC erfordert sehr detailliertes Wissen. Da im Gegensatz zum klassischen Stahlbetonbau auch ohne schlaffe Bewehrung Zugkräfte abgetragen werden dürfen, ist es besonders wichtig, das Zugtragverhalten sehr genau zu kennen. Es ist beeinflusst von der Fasergeometrie, der Fasermenge, der Schubverbundfestigkeit zwischen Faser und Matrix, der Matrixfestigkeit, dem Schwinden und der Faserorientierung. Aufbauend auf dem Modell von Leutbecher, welches das Zusammenspiel aller Einflüsse für einachsige Zugbeanspruchung erfasst, kann ein Verfahren zur Berechnung der Rissbreiten von biegebeanspruchten, stabstahl- und faserbewehrten Bauteilen aus UHPC abgeleitet werden. Die wichtigste Aufgabenstellung dabei ist es, geeignete Annahmen für das Verformungsverhalten im Bereich eines Risses zu machen. Es wird näherungsweise davon ausgegangen, dass die Rissöffnung von der Risswurzel bis zum Zugrand des Querschnitts linear zunimmt. Zusätzlich muss eine Verknüpfung zwischen den Verformungen der Zugzone und den Verformungen der Druckzone definiert werden. Angelehnt an die üblichen Berechnungsverfahren des Stahlbetonbaus im Zustand II wird als einfachste Annahme festgelegt, dass die Dehnung der am Zugrand liegenden Einzelfaser gemeinsam mit der Druckstauchung des Betons eine Ebene aufspannt. Auf diesen Grundlagen können für gegebene einwirkende Momente durch Variation der Dehnungsebene der reaktive Spannungsverlauf und damit die Rissbreite am Zugrand iterativ ermittelt werden. Zur Überprüfung des Modells wurden unter Variation von Querschnittshöhe, Fasergehalt und Vorhandensein von Stabstahl 30 Biegeversuche an Platten durchgeführt, mit vorerst zufrieden stellender Übereinstimmung. Weitere Verfeinerungen sind bei Verformungsverhalten des Querschnitts sowie bei der Berücksichtigung der Faserausziehphase für Betrachtungen der Gebrauchstauglichkeit nötig. Für die Einbettung des Berechnungsverfahrens in Normen muss das sehr aufwändige Modell auch noch wesentlich vereinfacht werden.

For the design and planning of buildings made of fibre reinforced ultra high performance concrete one needs very detailed knowhow aboutthe tensile carrying behaviour of fibrated concrete. It is affected by various parameters such as the fibre geometry, the content of fibres, the bond strength between fibre and binder matrix, the strength of the matrix, the shrinkage of the concrete and the orientation of the fibres. All these parameters are considered in a theoretical model for UHPFRC under tension (Leutbecher). In the paper presented here the range of validity of this model is extended to bending stress. Experimental investigations on UHPC-plates under bending complete and verify the theoretical results. The tests cover fibre reinforcement as well as conventional passive reinforcement.