Spannungszustand in ungerissenen Betonbauten
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2019-10
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Report
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yes
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Abstract
Ein grosser Teil der Bewehrungsmenge in vielen Betonbauten wird primär zur Begrenzung der Rissbreiten im Gebrauchszustand vorgesehen. Oft bleibt die Rissbildung jedoch aus, und diese sogenannte Mindestbewehrung bleibt inaktiv. Viele heutige Bemessungsvorschriften gehen zudem davon aus, dass sich die Tragwerke duktil verhalten, womit der initiale Spannungszustand für die Bemessung irrelevant ist. Die erforderliche Duktilität kann dabei ebenfalls durch eine Mindestbewehrung gewährleistet werden, die je nach initialem Spannungszustand nur teilweise aktiviert wird. Die meisten neuen Bauweisen und Bewehrungen (Faserbeton, UFFB, CFK, GFK, Bambus, …) sind dagegen nur begrenzt duktil. Sollen beim Einsatz diese Baustoffe nicht alle möglichen initialen Spannungszustände durch eine unwirtschaftliche und ressourcenintensive Überbemessung abgedeckt werden, müsste der initiale Spannungszustand bekannt sein.
Mit einer kräftigen Mindestbewehrung – auch wenn sie während der gesamten Lebensdauer nicht aktiviert wird – oder einer Überbemessung kann zwar die Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit gewährleistet werden, und es resultieren robuste Tragwerke. Aus Sicht der Nachhaltigkeit und der Wirtschaftlichkeit ist eine solche Bemessung jedoch unbefriedigend: Durch eine die Reduktion der Mindestbewehrung könnten die CO2 – Emissionen von Betonbauten signifikant reduziert und Kosten eingespart werden. Im vorliegen-den Projekt wurde daher untersucht, ob es möglich ist, den initialen Spannungszustand in Betonbauten zuverlässig vorherzusagen oder zumindest einzugrenzen und auf dieser Basis die Mindestbewehrung zu reduzieren und begrenzt duktile Baustoffe einzusetzen. Dazu wurden analytische, numerische und insbesondere umfangreiche experimentelle Labor- und Felduntersuchungen – mit verschiedenen, teilweise neuartigen Sensoren – durchgeführt.
Mit der vorliegenden Arbeit konnten einige neue Erkenntnisse zum initialen Verformungs- und Spannungszustand von ungerissenen Beton gewonnen und ein Schritt in Richtung dessen analytischer und numerischer Modellierung gemacht werden. Die experimentellen Untersuchungen, insbesondere an realen Bauwerken, zeigten jedoch auf, dass es aufgrund der zahlreichen, nicht genau quantifizierbaren Einflussfaktoren kaum möglich ist, den initialen Spannungszustand mit analytischen Modellen und numerischen Untersuchungen mit ausreichender Genauigkeit vorherzusagen.
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cemsuisse
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09469 - Kaufmann, Walter / Kaufmann, Walter
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cemsuisse Projekt 201704 Spannungszustand in ungerissenem Beton