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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 14 / Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen  → Institut für konstruktiven Ingenieurbau (IKI)  → Fachgebiet Massivbau  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2015112649429

Title: Zum Querkrafttragverhalten von UHPC-Balken mit kombinierter Bewehrung aus Stahlfasern und Stabstahl
Authors: Thiemicke, Jenny
???metadata.dc.subject.swd???: Ultrahochfester BetonQuerkraftTragverhalten
???metadata.dc.subject.ddc???: 620 - Ingenieurwissenschaften (Engineering and allied operations)
Issue Date: 2015
Publisher: Kassel Univ. Press
Series/Report no.: Schriftenreihe Baustoffe und Massivbau25
Abstract: Ultrahochfester Beton besitzt aufgrund seiner Zusammensetzung eine sehr hohe Druckfestigkeit von 150 bis über 200 N/mm² und eine außergewöhnlich hohe Dichtigkeit. Damit werden Anwendungen in stark belasteten Bereichen und mit hohen Anforderungen an die Dauerhaftigkeit des Materials ermöglicht. Gleichzeitig zeigt ultrahochfester Beton bei Erreichen seiner Festigkeit ein sehr sprödes Verhalten. Zur Verhinderung eines explosionsartigen Versagens werden einer UHPC-Mischung Fasern zugegeben oder wird eine Umschnürung mit Stahlrohren ausgebildet. Die Zugabe von Fasern zur Betonmatrix beeinflusst neben der Verformungsfähigkeit auch die Tragfähigkeit des UHPC. Das Versagen der Fasern ist abhängig von Fasergeometrie, Fasergehalt, Verbundverhalten sowie Zugfestigkeit der Faser und gekennzeichnet durch Faserauszug oder Faserreißen. Zur Sicherstellung der Tragfähigkeit kann daher auf konventionelle Bewehrung außer bei sehr dünnen Bauteilen nicht verzichtet werden. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1182 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wurden in dem dieser Arbeit zugrunde liegenden Forschungsprojekt die Fragen nach der Beschreibung des Querkrafttragverhaltens von UHPC-Bauteilen mit kombinierter Querkraftbewehrung und der Übertragbarkeit bestehender Querkraftmodelle auf UHPC untersucht. Neben einer umfassenden Darstellung vorhandener Querkraftmodelle für Stahlbetonbauteile ohne Querkraftbewehrung und mit verschiedenen Querkraftbewehrungsarten bilden experimentelle Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten an UHPC-Balken mit verschiedener Querkraftbewehrung den Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit. Die experimentellen Untersuchungen beinhalteten zehn Querkraftversuche an UHPC-Balken. Diese Balken waren in Abmessungen und Biegezugbewehrung identisch. Sie unterschieden sich nur in der Art der Querkraftbewehrung. Die Querkraftbewehrungsarten umfassten eine Querkraftbewehrung aus Stahlfasern oder Vertikalstäben, eine kombinierte Querkraftbewehrung aus Stahlfasern und Vertikalstäben und einen Balken ohne Querkraftbewehrung. Obwohl für die in diesem Projekt untersuchten Balken Fasergehalte gewählt wurden, die zu einem entfestigenden Nachrissverhalten des Faserbetons führten, zeigten die Balkenversuche, dass die Zugabe von Stahlfasern die Querkrafttragfähigkeit steigerte. Durch die gewählte Querkraftbewehrungskonfiguration bei ansonsten identischen Balken konnte außerdem eine quantitative Abschätzung der einzelnen Traganteile aus den Versuchen abgeleitet werden. Der profilierte Querschnitt ließ einen großen Einfluss auf das Querkrafttragverhalten im Nachbruchbereich erkennen. Ein relativ stabiles Lastniveau nach Erreichen der Höchstlast konnte einer Vierendeelwirkung zugeordnet werden. Auf Basis dieser Versuchsergebnisse und analytischer Überlegungen zu vorhandenen Querkraftmodellen wurde ein additiver Modellansatz zur Beschreibung des Querkrafttragverhaltens von UHPCBalken mit einer kombinierten Querkraftbewehrung aus Stahlfasern und Vertikalstäben formuliert. Für die Formulierung der Traganteile des Betonquerschnitts und der konventionellen Querkraftbewehrung wurden bekannte Ansätze verwendet. Für die Ermittlung des Fasertraganteils wurde die Faserwirksamkeit zugrunde gelegt. Das Lastniveau im Nachbruchbereich aus Viendeelwirkung ergibt sich aus geometrischen Überlegungen.Due to its composition, ultra high performance concrete exhibits a very high compression strength ranging from 150 to over 200 N/mm², as well as having an exceptionally high density. Consequently, it enables applications in situations of high stress and where high durability is required. At the same time, ultra high performance concrete shows a very brittle behaviour when reaching its strength. Fibres are added to a UHPC-mixture or a steel tube jacket is installed, in order to prevent an explosive collapse. The added fibres have an impact on the deformation capability as well as on the load bearing capacity of UHPC. The failure of the fibres is indicated by pull-out or fibre rupture and depends upon the fibre geometry, content, bonding behaviour and tensile strength. Hence, it is not possible except for very thin elements to ensure the load bearing capacity without using conventional reinforcement. In the scope of the priority programme SPP 1182 of the German Research Foundation (DFG), the matter of the description of the shear bearing behaviour of UHPC-beams and of the transferability of accepted shear bearing models were investigated in the project this work is based on. Besides a comprehensive presentation of existing shear bearing models, experimental investigations on the shear bearing behaviour of UHPC-beams with different shear reinforcement had provided the starting point of the PhD-thesis presented. The experimental programme comprised ten shear bearing tests on UHPC-beams. These beams were identical in their physical dimensions and longitudinal reinforcement. They differed only in the type of shear reinforcement. The shear reinforcement types included a shear reinforcement of either steel fibres or vertical steel rods, a shear reinforcement, which combined steel fibres and vertical steel rods, and one beam without shear reinforcement. The selected fibre contents for the UHPC-beams analysed in this project led to a softening behaviour in the post-cracking range. Nevertheless, the results of the shear tests showed that the addition of steel fibres led to an enhanced shear bearing capacity. By the chosen shear reinforcement configuration of otherwise identical beams, it was also possible to derive a quantitative estimation of the particular ratio of bearing capacities from the tests. The profiled cross section revealed a strong influence on the post-peak shear bearing behaviour. This influence could be identified as an effect described by Vierendeel. Based on these shear test results and on analytical considerations regarding existing shear bearing models, an additive proposal was formulated to describe the shear bearing behaviour of UHPC-beams with shear reinforcement combined of steel fibres and vertical steel rods. To formulate the particular ratio of bearing capacities for the concrete cross section and the conventional shear reinforcement, existing shear models were used. To determine the effect of the bearing capacity of the fibres, fibre efficiency was described. The particular contribution of the post-peak bearing behaviour of the Vierendeel effect arose from geometrical considerations.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2015112649429
ISBN: 978-3-86219-962-4
???metadata.dc.description.everything???: Gedruckte Ausg. im Verlag Kassel Univ. Press (www.upress.uni-kassel.de) erschienen.
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