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Bemessung von Stahlfaserbeton im Tunnelbau. Schlussbericht

Bauforschung, Band T 2885
B. Maidl, A. Nitschke, M. Ortu
Univ. Bochum, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Lehrstuhl für Bauverfahrenstechnik, Tunnelbau und Baubetrieb
1999, 172 S., Abb.,Tab.,Lit.
Fraunhofer IRB Verlag

Kurzbericht [PDF] deutsche Version

Inhalt

Stahlfaserbetone mit stark duktilem Materialverhalten bewältigen in hervorragender Weise die meist großen Druck-Normalkräfte und relativ geringen Biegemomente in Tunnelschalen. Zur Berechnung und Konstruktion der Schalen gibt es das Merkblatt des Deutschen Beton-Vereins (DBV) »Bemessungsgrundlagen für Stahlfaserbeton im Tunnelbau«. Mit Biegezugversuchen, Prüfungen unter kombinierter Beanspruchung aus Biegung und Druck und an Proben unter zentrischem Druck wurde der Stahlfaserbeton eingehend untersucht. Die sonst identischen Betonmischungen hatten jeweils zwei Fasergehalte und drei unterschiedliche Fasersorten. Das mit den Versuchsergebnissen analysierte Trag- und Verformungsverhalten führte zu einem weiterentwickelten Bemessungskonzept für Stahlfaserbeton in Tunnelschalen. Das Konzept modifiziert die DBV-Berechnung, erfasst das Verhalten des Stahlfaserbetons wirklichkeitsnäher als bisher und führt somit zu wirtschaftlicheren Dimensionierungen. Es stellt parametrisierte Bemessungshilfen bereit, deren einfache Anwendung der Bericht an einem durchgerechneten Beispiel zeigt.

Verfügbare Formate

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung 1
2 Grundlagen 3
2.1 Einsalzbereiche von Stahlfaserbeton im Tunnelbau 3
2.2 Vorgehensweise bei der Bemessung von Tunneln aus Stahlfaserbeton 6
2.3 Grundsätze zur Berechnung des Tragverhaltens 8
2.4 Druckseite der Spannungs-Dehnungs-Beziehung 10
2.5 Zugseite der Spannungs-Dehnungs-Beziehung 13
2.5.1 Allgemeines 13
2.5.2 Phasen des Tragverhaltens 13
2.5.3 Ermittlung des Tragverhaltens in der Phase 1 16
2.5.4 Ermittlung des Tragverhaltens in der Phase 11 18
2.5.5 Ermittlung des Tragverhaltens in der Phase III 19
2.6 Berechnung und Darstellung des Tragverhaltens 23
2.7 Tragwirkung im Tunnel 28
27.1 Beeinflussung des Systemtragverhaltens 28
27.2 Größenordnung der Beanspruchung 30
3 Experimentelle Untersuchungen 37
3.1 Darstellung der durchgeführten Versuche 37
3.1.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung 37
3.1.2 Gemessene Größen 40
3.1.3 Betontechnologische Parameter 45
3.1.4 Parametervariation 47
3.2 Trag- und Verformungsverhalten unter zentrischer Druckbeanspruchung 48
3.3 Trag- und Verformungsverhalten unter kombinierter Biege- und Normalkraftbeanspruchung 54
3.3.1 Überblick über das Trag- und Verformungsverhalten 54
13.2 Phase 1: Ungerissen-linear-elastisch 57
3.3.3 Phase ii: Mikrorisse 64
3.3.4 Phase III: Makrorisse 70
3.4 Zusammenfassung der Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 80
4 Verfahren zur Abbildung des Tragverhaltens 82
4.1 Allgemeines 82
4.2 Simulation der Versuchsergebnisse mit dem DBV-Verfahren 82
4.2.1 Darstellung der Ergebnisse aus Versuch und Rechnung 82
4.2.2 Simulation für e/d = ∞ 83
4.2.3 Simulation der M/N- Versuche 86
4.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse für das Verfahren nach dem DBV-Merkblatt 89
4.3 Entwicklung eines modifizierten Verfahrens 89
4.3.1 Anforderungen 89
4.3.2 Prüfungen 90
4.3.3 Form der Spannungsdehnungslinie 90
4.3.4 Parameterbestimmung im Druckbereich 91
4.3.5 Parameterbestimmung für die Phase 1 91
4.3.6 Parameterbestimmung für die Phase II 93
4.3.7 Parameterbestimmung für die Phase III 94
4.4 Simulation der Versuchsergebnisse mit dem modifizierten Verfahren 98
4.4.1 Allgemeines 98
4.4.2 Simulation für e/d = ∞ 98
4.4.3 Simulation für MIN-Versuche 101
5 Überführung der Ergebnisse in ein Bemessungskonzept 104
5.1 Vorgehensweise 104
5.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit 104
5.3 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 105
5.4 Materialkennwerte für die Bemessung 106
5.5 Nachweis der Tragfähigkeit 106
5.6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 107
5.7 Dauerhaftigkeit 108
5.8 Bemessungsbeispiel 109
5.8.1 Ausgangssituation 109
5.8.2 Einwirkende Größen 109
5.8.3 Materialparameter 109
5.8.4 Nachweis der Tragfähigkeit 110
5.8.5 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 111
6 Zusammenfassung 113
7 Literatur 116
Anhang

Publikationslisten zum Thema:
Tunnel, Stahlfaserbeton, Bemessung, Berechnung, Einsatzbereich, Tragverhalten, Tragfähigkeit, Rissverhalten, Diagramm, Tragwirkung, Versuch, Verformungsverhalten, Simulation, Gebrauchstauglichkeit, Bemessungsbeispiel, Berechnungsbeispiel, Beispiel,

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Zeitschriftenartikel

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