Vorgespannte Träger mit und ohne Stegöffnungen aus ultra-hochfestem Beton
Final Report Abstract
Anhand von 72 Pull-Out-Versuchen sowie Spannkrafteinleitungsversuchen an 14 Modellkörpern und an 60 Trägerenden wurde das Verbundverhalten von Litzen in UHPC systematisch untersucht. Die Pull-Out-Versuche ergaben lokale Verbundfestigkeiten von etwa 12-14 N/mm² (0 %) ohne Ablassen und 30 N/mm² (100 %) bei vollem Ablassen der Vorspannung für eine bezogene Betondeckung von c/dp = 4,4. Anhand der Spannkrafteinleitungsversuche wurde die Übertragungslänge und die Mindestbetondeckung für eine rissefreie Spannkrafteinleitung bestimmt. Die gemessenen Übertragungslängen betrugen zwischen 20 und 24 cm. Die ermittelte Mindestbetondeckung von c/dp = 2,5 wurde in der Folge bei der Herstellung von Spannbetonträgern aus UHPC mit neun Litzen in drei Lagen verwendet. Grundsätzlich wiesen die Träger aufgrund der Gruppenwirkung eine größere Übertragungslänge auf, allerdings wurde ein signifikant größerer Litzenendschlupf nur in der obersten Litzenlage festgestellt. Der Litzenendschlupf der beiden unteren Lagen war nur geringfügig größer als die Werte der Spannkrafteinleitungsversuche. Die bei den Trägern gemessenen Übertragungslängen betrugen zwischen 20 und 30 cm. An 31 Spannbetonträgern wurden 60 Querkraftversuche durchgeführt. Die Tragfähigkeit der Träger mit Stahlfasern war etwa doppelt bis dreifach so groß wie die Tragfähigkeit der Träger ohne Fasern, sodass von einer ausgeprägten Fachwerktragwirkung auszugehen ist. Die Tragfähigkeit war hierbei signifikant abhängig von der Fasermenge und den Faserabmessungen. Die Einflüsse aus der Lage und der Anzahl der Öffnungen wurde systematisch untersucht. Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,5 d reduzieren die Querkrafttragfähigkeit auf etwa 75 %. War die Öffnung sehr nah am Auflager angeordnet, wurden etwa 80 % des Referenzträgers erreicht. Dieser Sonderfall spielte demnach nur eine untergeordnete Rolle. Bei mehreren Öffnungen konnte eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen werden, wenn der lichte Abstand zwischen den Öffnungen mindestens a2 = 1,5 d betrug. Bei kleineren Abständen nahm die Tragfähigkeit weiter ab, bei a2 = 0,5 d auf etwa 50 %. Durch eine Zulagebewehrung konnte die Tragfähigkeit des zugehörigen Vollwandträgers wieder nahezu hergestellt werden. Der Fachwerktraganteil der Stahlfasern und der Betonstahlbewehrung wirkten hierbei gleichzeitig. Die Betonstahlbewehrung wurde dabei jeweils bis zur Streckgrenze ausgenutzt, wenn sie bis in den Unter- und Obergurt geführt war. Maßstabseffekte waren in erster Linie bei der Faserwirkung zu beobachten. Während bei kleinen Trägerhöhen ein ausgeprägtes Nachrissverhalten bei gleichzeitig sehr kleinen Rissbreiten auftrat, führte das plötzliche Risswachstum bei höheren Querschnitten zu einer deutlich geringeren Faserwirksamkeit. Kurze Fasern verlieren zudem mit zunehmender Trägerhöhe aufgrund der gleichzeitig zunehmenden Rissbreite deutlich an Effizienz. Weiterhin wurden zu beiden Themenschwerpunkten numerische nichtlineare Berechnungen durchgeführt und Ingenieurmodelle abgeleitet. Alle Untersuchungen und Ergebnisse sind detailliert dokumentiert.
Publications
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Spannbetonträger aus ultrahochfestem Beton. In: BFT Jahrbuch, pp. 85–89, 2008
Hegger, Josef; Bertram, Guido
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Innovative Konzepte im Massivbau. In: Beton- und Stahlbetonbau 104 (1), pp. 17–26, 2009
Hegger, Josef; Bertram, Guido; Dreßen, Tobias; Horstmann, Michael; Roggendorf, Thomas
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Verbundverhalten von vorgespannten Litzen in UHPC - Teil 1: Versuche zur Verbundfestigkeit und zur Übertragungslänge. In: Beton- und Stahlbetonbau 105 (6), pp. 379–389, 2010
Hegger, Josef; Bertram, Guido
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Optimierung von vorgespannten Trägern aus UHPC. In: BFT International 77 (2), pp. 46–47, 2011
Hegger, Josef; Bertram, Guido
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Verbundverhalten von vorgespannten Litzen in UHPC - Teil 2: Abteilung eines Verbundmodells zur Berechnung der Übertragungslänge. In: Beton- und Stahlbetonbau 107 (1), pp. 23–31, 2012
Bertram, Guido; Hegger, Josef
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Zum Verbund- und Querkrafttragverhalten von Spannbetonträgern aus ultra-hochfestem Beton. Dissertation. (Schriftenreihe des Lehrstuhls für Massivbau (IMB), Heft 36), 2012
Bertram, Guido
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Berechnung der Übertragungslänge von Litzen in Ultrahochfestem Beton (UHPC). In: Nothnagel, R.; Twelmeier, H. (Ed.): Baustoff und Konstruktion. Festschrift zum 60. Geburtstag von Harald Budelmann, pp. 483–492, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2013
Bertram, Guido; Hegger, Josef
