10.1002/best.200900677.abs

Bei Kombination konventioneller Betonstahl‐ oder Spannbewehrung und Fasern ergeben sich Unterschiede im Trag‐ und Verformungsverhalten eines zugbeanspruchten Betonbauteils gegenüber dem bekannten Stahl‐ und Spannbeton. Dies gilt für Betone unterschiedlicher Festigkeit gleichermaßen, erreicht bei ultrahochfesten Betonen (UHPC) jedoch besondere Aktualität, da aus Gründen der Duktilität der Einsatz von Fasern bei diesen Betonen die Regel ist. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit und Dichtigkeit ist vor allem der günstige Einfluss der Fasern auf den Rissbildungsprozess und die Rissbreiten im Gebrauchszustand von Bedeutung. Besonders bei erhöhten Anforderungen an die Rissbreite (Größenordnung: unter 0, 1 mm) kann durch gemischte Bewehrung aus Stabstahl und Fasern eine wesentliche Verbesserung gegenüber Stahlbeton erzielt werden. Die Analyse der Vorgänge bei Rissbildung setzt zunächst das Verständnis der unterschiedlichen Wirkungsweisen der beiden Bewehrungselemente ”Stabstahl” und ”Fasern” voraus. Im Teil 1 dieses Beitrags werden die hierzu erforderlichen mechanischen Zusammenhänge dargestellt und unter Berücksichtigung des Gleichgewichts und der Verträglichkeit miteinander verknüpft. Im Teil 2 erfolgt eine Überprüfung der abgeleiteten Beziehungen anhand experimenteller Untersuchungen an gemischt bewehrten Zugelementen aus UHPC. Ihre Anwendung wird zudem an zwei Rechenbeispielen veranschaulicht. Aufgrund seiner allgemeingültigen Formulierung ist der vorgestellte Ansatz auf alle mit Stabstahl und Fasern bewehrten Betone anwendbar, d. h. nicht auf ultrahochfeste Betone beschränkt.

Crack Formation and Tensile Behaviour of Concrete Members Reinforced with Rebars and Fibres exemplified by Ultra‐High‐Performance Concrete

Part 1: Crack Mechanical Relationships

When combining conventional non‐pre‐stressed or pre‐stressed reinforcement with fibres, differences in the load‐carrying and deformation behaviour arise in comparison to the well‐known reinforced and pre‐stressed concrete. This fact holds true comparably for all concrete classes. However, it is of special interest for ultra‐high‐performance concretes (UHPC), because fibres are added to these concretes generally to improve ductility. With regard to durability, the positive influence of the fibres on the crack formation process and the crack widths in the serviceability range is significant. Especially for enhanced requirements concerning the crack width (order of magnitude: 0.1 mm) with combined reinforcement of rebars and fibres an essential improve compared to reinforced concrete can be achieved. The analysis of the crack formation process presumes the understanding of the different behaviours of the two reinforcing elements ”rebars” and ”fibres”. In part 1 of this contribution, the therefore required mechanical relationships are presented and linked with each other considering equilibrium and compatibility. In part 2 the derived relationships are validated on the basis of experimental investigations on tensile members with combined reinforcement made of UHPC. The application is furthermore illustrated by means of two examples. Because of its universal formulation, the presented proposal is generally applicable to all types of concrete reinforced with rebars and fibres, i.e. it is not limited to ultra‐high‐performance concrete.