Verankerung und Übergreifung nicht vorgespannter Bewehrung in UHPC
Final Report Abstract
Zum Zwecke der Untersuchung des Verbundverhaltens von Betonstahl in UHPC wurden die Einflüsse aus der Umschnürung, d.h. aus der Betondeckung, der Querbewehrung mit Stäben und mit Fasern für unterschiedliche Verankerungslängen untersucht. Es hat sich herausgestellt, dass eine differenzierte Betrachtung der Versagensmechanismen nötig ist. Es gilt zu unterscheiden zwischen dem Auszugversagen, dem kegelförmigen Betonausbruch, V-artigem Spalten, Spalten und dem Fließen der Bewehrung. Beim Auszugversagen kann der Beton zwischen den Rippen sehr hohe Verbundspannungen ertragen. Der dreidimensionale Spannungszustand mit seinen Drucktrajektorien, die vom Zugring im Gleichgewicht gehalten werden, wird wenig gestört. Hierzu bedarf es eines hohen Umschnürungsgrades, der durch hohe Betondeckungen, eine Querbewehrung oder hohe Stahlfasergehalte erreicht werden kann. Wenn aber dieser Zugring versagt oder seine Größe bzw. Steifigkeit durch von der Rippe des Betonstahls in Richtung der Betonoberfläche wachsende Risse beeinträchtigt wird, dann ändert sich das lokale Verbundspannungs-Schlupf-Gesetz im ansteigenden Ast in seiner Form und Größe. Die maximale Verbundspannung wird kleiner und der zugehörige Schlupfwert wird größer. Dieser Zusammenhang konnte im Versagensfall V-artiges Spalten für Betondeckungen unter 1,5 φ durch Inversanalysen bestätigt werden. Die für faserverstärkten UHPC im Versagensfall V-artiges Spalten gefundenen lokalen Verbundgesetze lassen sich durch zwei Abschnitte beschreiben. Im ersten steigt die Verbundspannung exponentiell mit zunehmendem Schlupf bis zum Maximalwert der Verbundspannung τu,split und dem zugehörigen Schlupf s1,split an. Im zweiten Abschnitt fällt die Verbundspannung bis zum Schlupfwert su linear auf Null ab. Durch Querbewehrung konnte im Versagensfall V-artiges Spalten für Betonstahlspannungen unter dem Fließplateau eine Steigerung der maximalen Verbundspannung und somit der Maximalkraft um rund 20 % erreicht werden. Eine Erhöhung des Fasergehaltes führt nur zu einer unterproportionalen Erhöhung der maximalen Stahlspannungen. Somit sind zur Erhöhung der maximalen Verbundspannungen evtl. unwirtschaftlich hohe Fasergehalte erforderlich.
Publications
- Experimental Investigations on Anchorage of Rebars in UHPC. In: Schmidt, M. et al. (Ed.): Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction. Proc. of Hipermat 2012 - 3rd International Symposium on UHPC and Nanotechnology for High Performance Construction Materials. University of Kassel, March 07-09, 2012 (Structural Materials and Engineering Series, 19), pp. 533–540, kassel university press, Kassel, 2012
Fehling, Ekkehard; Lorenz, Paul; Leutbecher, Torsten
- Modellierung des Verbundes von Betonstahlbewehrung in UHPC. In: Schmidt, M.; Fehling, E. (Ed.): DAfStb-Forschungskolloquium. Beiträge zum 53. Forschungskolloquium. Universität Kassel, 09./10. Oktober 2012, pp. 173–183, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V., Berlin, 2012
Lorenz, Paul; Fehling, Ekkehard
- Characterization of Rebars Anchorage in UHPC. In: Toutlemonde, F.; Resplendino, J. (Ed.): UHPFRC 2013. Proc. of the 2nd International Symposium on Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete. Marseille, October 2013 (RILEM proceedings, pro087), pp. 587–596, Bagneux, 2013
Fehling, Ekkehard; Lorenz, Paul
- The Anchorage of Rebars in UHPC. In: Zingoni, A. (Ed.): Research and Applications in Structural Engineering, Mechanics and Computation. Proc. of the 5th International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation (SEMC 2013). Cape Town, South Africa, September 2-4, 2013, CRC Press, London, 2013
Lorenz, Paul; Fehling, Ekkehard
(See online at https://doi.org/10.1201/b15963-306)
