Simon Karrer


Last Name

Karrer

First Name

Simon

ORCID

0000-0002-4397-5030

Organisational unit

09469 - Kaufmann, Walter / Kaufmann, Walter

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2022 - 20253
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Search Results

Publications 1 - 3 of 3
  • Experimental investigation of the transition from tension to compression in reinforced concrete chords
    Item type: Conference Paper
    Karrer, Simon; Thoma, Karel; Kaufmann, Walter (2024)
    Proceedings of the 15th fib International PhD Symposium in Civil Engineering
    This paper describes an experimental investigation of reinforced concrete chords subjected to cyclic loading, focusing on the transition from tension to compression. Three reinforced concrete chords, with two different types of reinforcement, were tested under different loading protocols. Two state-of-the-art measurement techniques were used: Digital image correlation to obtain the displacement field on the concrete surface and distributed optical fibre sensors on the longitudinal reinforcing bars to determine the strains of the reinforcement within the specimens. These measurements provided valuable insight into the local behaviour, as well as the global response of the chords. Specifically, the results highlight that the common assumption of strain uniformity (no slip between concrete and reinforcing bars) in compression is invalid if a relevant tensile load was pre-viously applied. Furthermore, the experiments revealed that the maximum axial stiffness after crack closing (in the compression state) is approximately 40% lower in specimens previously loaded in rele-vant tension than for specimens loaded in compression only. This observation highlights the decisive influence of the load history on the load-deformation behaviour of axially loaded reinforced concrete chords. The findings of the experimental investigation will be used to improve the modelling of such elements, particularly regarding the transition from tension to compression, in the future.
  • Teilerneuerung Flughafentunnel
    Item type: Report
    Beck, Alexander; Karrer, Simon; Kaufmann, Walter (2022)
    IBK Bericht
    Im Rahmen der statischen Überprüfungen des Flughafentunnels wurde in einigen Abschnitten eine ungenügende Schubtragfähigkeit der Riegelplatten im Bereich der Rahmenecken festgestellt. Da die Verhältnisse in diesen Platten infolge der Bewehrungsabstufung nicht durch die Tragwerksnormen abgedeckt werden und auch nicht mit vorhandenen Versuchen vergleichbar sind, wurden zwei Verifikationsversuche der Rahmenecken vorgeschlagen. Die Rahmeneckversuche sollten die Verhältnisse im realen Bauwerk möglichst realistisch nachbilden. Deshalb wurden Г-förmige Versuchskörper mit Voute im Massstab 1:1 nachgebaut und im Versuchslabor des IBK an der ETH Zürich getestet. Der Stiel der Rahmenecke wurde auf dem Aufspannboden aufgespannt. Der Kragarm, der einen Teil des Riegels repräsentierte, wurde durch zwei vertikale Kräfte belastet. Diese Kräfte wurden servohydraulisch mit je einem eigenen Kanal geregelt. Somit konnte eine beliebige M-V-Kombination in der Rahmenecke generiert werden. Das System des Flughafentunnels ist statisch unbestimmt. In einem horizontalen Abstand von rund 0.5 m zum Voutenanfang ist eine drastische Bewehrungsabstufung in der oberen Bewehrung der Riegelplatte vorhanden. Der sehr geringe geometrische Bewehrungsgehalt von 0.11 % auf der schwachen Seite der Abstufung führte dazu, dass im Versuch ein Schrägriss entstand, der von der Abstufung der Zuggurtbewehrung zum Voutenanfang verlief. Beim Reissen des Betons im Querschnitt der massiven Abstufung fand jeweils eine ausgeprägte Kräfteumlagerung statt, da die Fliessgrenze der schwachen oberen Bewehrung bei der Rissbildung überschritten wurde. In den Versuchen wurden die beiden Kräfte nach dem Reissen des Betons so geregelt, dass die Rissöffnung auf Zuggurthöhe konstant blieb und gleichzeitig die Querkraft im kritischen Querschnitt gesteigert werden konnte. Die Rissöffnung wurde beim ersten Versuch bei 2.45 mm und beim zweiten Versuch bei 1.25 mm konstant gehalten. Die Querkraft konnte nach dem Reissen des Betons in beiden Versuchen deutlich gesteigert werden. Beim ersten Versuch (FC1) wurde bei einer Rissöffnung von 2.45 mm eine über den Riss übertragene, auf die Breite b = 1.2 m sowie den Gurtabstand dv = 0.835 m bezogene mittlere Schubspannung von 0.88 MPa erreicht. Beim zweiten Versuch (FC2) konnte dieser Wert bei einer Rissöffnung von 1.25 mm auf 0.98 MPa gesteigert werden. Dabei wurde in beiden Versuchen wegen Kapazitätsbeschränkungen der Versuchsanlage tatsächlich kein Schubbruch erreicht. Die über den Schrägriss übertragene Querkraft hätte also unter Umständen noch weiter erhöht werden können. Im realen Bauwerk entstehen zudem, im Gegensatz zum Versuch, Membrandruckkräfte aus der Rahmenwirkung, die im Tragwerk günstig wirkend sind.
  • Experimental investigation of reinforced concrete members subjected to reversed cyclic axial loading
    Item type: Journal Article
    Karrer, Simon; Thoma, Karel; Kaufmann, Walter (2025)
    Structural Concrete
    This paper presents an experimental campaign of five reinforced concrete members subjected to cyclic axial loading alternating between tension and compression. Fiber optical sensors and digital image correlation, in combination with automated crack detection and measurement, were used to investigate, among other aspects, the development of crack opening and crack closure, tension stiffening and bond behavior. Bond shear stresses were derived by equilibrium from the steel stress gradient along the reinforcement, requiring accurate knowledge of the cyclic stress–strain relationship of the reinforcement in order to obtain reliable steel stresses from the measured steel strains. To this end, novel customized reversed cyclic material tests were carried out on reinforcing bars short enough to avoid premature buckling. The experimental results show that rather than occurring at a specific load level, crack closure occurs over a loading range in which the cracks close sequentially. Furthermore, the results indicate pronounced tension stiffening when the reinforcement exhibits plastic deformation, and bond shear stress reversal was observed during unloading from tension and reloading in compression. The findings, combined with the open‐access experimental data, are a valuable source for developing and validating mechanical models for reinforced concrete subjected to reversed cyclic loading.
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