Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von hochbeanspruchten Druckgliedern aus ultrahochfestem Faserbeton (UHPFRC) mit hochfester Längsbewehrung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Manfred Teutsch
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15355044

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das Trag- und Nachbruchverhalten von gedrungenen und schlanken bügelbewehrten Stützen aus UHPFRC mit hochfester Längsbewehrung und quadratischem Vollquerschnitt unter zentrischem und einachsig exzentrischem Längsdruck untersucht. Aufbauend auf diesen Untersuchungen konnte ein Vorschlag zur Bemessung von UHPFRC-Stützen in Anlehnung an den EC2 erarbeitet werden. Zugleich wurden Empfehlungen zur konstruktiven Gestaltung entwickelt, die ein sprödes Versagen verhindern. Zusammengefasst ergaben sich folgende Erkenntnisse: • Die Querschnitts- und Systemtragfähigkeit von UHPFRC-Stützen bei zentrischem und einachsig exzentrischem Längsdruck kann mit den für konventionellen Stahlbeton entwickelten Rechenmodellen in guter Übereinstimmung zu den Versuchen abgeschätzt werden. • Mit dem Einsatz von UHPFRC und hochfester Längsbewehrung kann die Tragfähigkeit von Stahlbetonstützen deutlich erhöht werden. Durch eine verstärkte Bügelbewehrung lässt sich kein nennenswerter Umschnürungseffekt des Kernbetons und damit auch keine signifikante Tragfähigkeitserhöhung erzielen. • Die Sprödigkeit von gedrungenen UHPFRC-Stützen im Nachbruchbereich kann durch eine Erhöhung der Längs- und Bügelbewehrung vermindert werden, wobei - bezogen auf die eingesetzte Stahlmasse - die Bügelbewehrung wirksamer ist. Daneben kann die Robustheit durch den Einsatz hochfester Stähle für die Quer- und Längsbewehrung verbessert werden. • Für schlanke UHPFRC-Stützen ergibt eine Querschnittserhöhung der Bügelbewehrung nur geringfügig höhere Robustheiten.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Development of UHPFRC columns. In: Zingoni, A. (Ed.): Recent Developments in Structural Engineering, Mechanics and Computation. Proc. of the. 3rd International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC). Cape Town, South Africa, September 10-12, 2007, pp. 551–552, Millpress, Rotterdam, 2007
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred; Steven, Guido
  
• Expanding the application range of RC-columns by the use of UHPC. In: Walraven, J. C.; Stoelhorst, D. (Ed.): Tailor made concrete structures. New solutions for our society. Proc. of the fib Symposium 2008. Amsterdam, The Netherlands, May 19-21, 2008, pp. 115, CRC Press, Boca Raton, FL, 2008
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred; Steven, Guido
  
• Load-Bearing Behaviour of centrically loaded UHPFRC-Columns. In: Fehling, E.; Schmidt, M.; Stürwald, S. (Ed.): Ultra High Performance Concrete (UHPC). Proc. of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete. University of Kassel, Germany, March 5-7, 2008 (Structural Materials and Engineering Series, 10), pp. 521–528, kassel university press, Kassel, 2008
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred; Steven, Guido
  
• Faserorientierung und Leistungsfähigkeit von Faserbeton. In: Stark, J. (Ed.): 17. Internationale Baustofftagung -Tagungsbericht. ibausil. Bauhaus Universität Weimar, September 23-26, 2009. 2 Bände, pp. 2-0025 - 2-0030, F.-A. Finger Institut für Baustoffkunde, Weimar, 2009
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred
  
• Neue betontechnologische Möglichkeiten. In: BFT International 75 (10), pp. 4–12, 2009
  Empelmann, Martin; Müller, Corinna
  
• Verbesserung des Nachbruchverhaltens von Ultrahochleistungsbeton durch Fasern. In: Stark, J. (Ed.): 17. Internationale Baustofftagung -Tagungsbericht. ibausil. Bauhaus Universität Weimar, September 23-26, 2009. 2 Bände, pp. 2-0587 - 2-0592, F.-A. Finger Institut für Baustoffkunde, Weimar, 2009
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred
  
• Concrete Columns-New Possibilities from NPC up to UHPC. In: The International Federation for Structural Concrete (fib) (Ed.): Proc. of the 3rd International fib Congress and Exhibition. Incorporating the PCI Annual Convention and Bridge Conference. Washington, D.C., 2010, proceedings disk ID413
  Empelmann, Martin; Müller, Corinna
  
• Innovative Spannbetonträger. In: BetonWerk International (1), pp. 180–185, 2010
  Empelmann, Martin; Teutsch, Manfred; Schmidt, H.
  
• Zum Tragverhalten von Stützen aus ultrahochfestem Stahlfaserbeton. In: Breit, W. et al. (Ed.): DAfStb-Forschungskolloquium. Beiträge zum 51. Forschungskolloquium, Doktorandensymposium. TU Kaiserlautern, 11./12. November 2010, pp. 205–216, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V., Berlin, 2010
  Steven, Guido