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Verbundverhalten bei Querzug. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2821J. Eibl, K. Idda, H.N. Lucero-Cimas
Univ. Karlsruhe, Institut für Massivbau und Baustofftechnologie, Abteilung Massivbau
1998, 160 S.
Fraunhofer IRB Verlag
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Inhalt
Wo in Platten, Behältern und Schalen aus Stahlbeton in zwei Hauptrichtungen planmäßig Zugspannungen herrschen, ist Querzug vorhanden. Er sollte keinesfalls unterschätzt werden. Das haben nicht zuletzt Großexplosionsversuche zum Reaktorbau in Albuquerque, New Mexico, gezeigt. Obwohl der Querzug mit den Rissen entlang der zugbeanspruchten Bewehrungsstäbe das Verbundverhalten des Stahlbetons verschlechtert, bleibt er beim Berechnen von Bewehrungsverankerungen zumeist unbeachtet. Herausziehversuche mit Betonstählen kurzer Verankerungslänge machen deutlich, dass bereits die im Gebrauchszustand zulässigen, geringen Risse den Verbund im Stahlbeton schwächen. Vergleichsrechnungen zeigen, dass die derzeit geltenden Grundwerte der Verbundspannungen zum Nachweis von Verankerungslängen eindeutig zu hoch sind. Infolgedessen überschreiten die Rissbreiten im Verankerungsbereich - orthogonal zu den betrachteten Betonstählen - bei weitem das im Gebrauchszustand zulässige Maß.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
1.1 Problemstellung und Ziel des Vorhabens 1
1.2 Stand der Erkenntnis 1
2. Experimentelle Untersuchungen 5
2.1 Versuchsprogramm 5
2.2 Vorversuche 7
2.3 Versuchseinrichtung 10
2.4 Versuchskörper 12
2.5 Material 14
2.6 Messtechnik 17
2.7 Versuchsergebnisse 21
2.7.1 Hauptversuche - erste Ergebnisse 21
2.7.2 Ergänzungsversuche - Parameterstudien 28
2.8 Weiterführende Überlegungen 34
2.8.1 Versagensmechanismus 34
2.8.2 Dimensionsanalyse 40
2.9 Verbund-Grundgesetze unter Berücksichtigung von Querzug 48
2.9.1 Näherungslösung der Differentialbeziehung nach Rehm 49
2.9.2 Verbund-Grundgesetze bei Querzug 52
2.9.3 Variation des Stabdurchmessers und der Betongüte 56
2.9.4 Überprüfung der berechneten Grundgesetze 58
2.9.5 Verankerungslängen im Gebrauchs- und im Bruchzustand 60
2.9.6 Rechnerische Verbundspannungen 63
2.10 Ausziehkörper ohne Querbewehrung 67
3. Numerische Untersuchungen 71
3.1 Mathematisches Modell 71
3.2 Stoffgesetze 71
3.2.1 Beton 71
3.2.1.1 Allgemeines 71
3.2.1.2 Versagenskriterium 72
3.2.1.3 Verformungsbeziehungen 75
3.2.1.3.1 Belastung 75
3.2.1.3.2 Entlastung 78
3.2.1.3.3 Nachrissverhalten 79
3.2.2 Stahl 83
3.3 Lösungstechnik 84
4. Vergleich von Versuchen und Rechnungen 85
4.1 Dreidimensionales Modell für statische Berechnungen 85
4.1.1 Diskretisierung 85
4.1.2 Erste Ergebnisse 85
4.2 Dreidimensionales Modell für dynamische Berechnungen mit expliziter Zeitintegration 100
5. Zusammenfassung und Ausblick 104
Literatur 106
Anhang 112
Anhang Teil A: Beispielhafte Berechnung von Rissbreiten 113
Anhang Teil B: Versuchsergebnisse 117
Anhang Teil B1: Hauptversuche 118
Anhang Teil B2: Ergänzungsversuche 131
Anhang Teil B3: Sprengkraft - Winkel der Lastausbreitung 150
Anhang Teil C: Beispielrechnung zur Dimensionsanalyse 161
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