Einfluss der bezogenen Rippenfläche auf die Gebrauchstauglichkeit von Stahlbeton
Autor: Luisa Albertini
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit schreiben Bemessungsnormen im Stahlbetonbau Anforderungen an die Rissbegrenzung vor. Die daraus folgende Begrenzung der Rissbreiten und Stahlspannungen am Riss führen zu Bewehrungsgehalten, die nicht zwingend für den Grenzzustand der Tragsicherheit erforderlich sind. Die Verbundspannung scheint eine geeignete Grösse zu sein, um das Rissverhalten zu beeinflussen. Seitens der Bewehrung ist die bezogene Rippenfläche ein Parameter, welcher die Verbundspannung beeinflusst. Eine Erhöhung der Verbundspannung würde eine Erhöhung der zulässigen Spannung am Riss ermöglichen und somit den Stahlverbrauch reduzieren.
Das Ziel dieser Arbeit war es, experimentell zu ermitteln, ob die bezogene Rippenfläche ein geeigneter Parameter ist, um das Rissverhalten von Stahlbetonbauteilen zu beeinflussen. Sechs Vierpunktbiegeversuche wurden an Plattenstreifen mit fünf unterschiedlichen Bewehrungen (verschiedene Rippenhöhen und Stahlfestigkeiten) durchgeführt. Die seitlichen Betonoberflächen der Versuchskörper wurden mit digitaler Bildkorrelation instrumentiert. Die Bewehrung wurde mit faseroptischen Sensoren ausgestattet.
Die Resultate zeigen, dass die höhere Rippenhöhe nicht zu einer Erhöhung der Stahlspannung am Riss geführt hat. Die Berechnung der Verbundspannungs-Schlupf Beziehung aus den Versuchen bestätigt, dass die Verbundspannung tiefer war als diejenige, die die Normen vorschlagen. Bei den höheren Rippen kann beobachtet werden, dass die Risse stärker verzweigten und dass die Resultate innerhalb der Versuche stärker streuten als bei konventionellem Betonstahl.
Die Resultate führen zum Schluss, dass die Rippenhöhe keine Erhöhung der Verbundspannung bewirken konnte. Eine Erklärung für die Beobachtungen ist, dass die höheren und scharfkantigeren Rippen den Verbund zwischen der Bewehrung und dem Beton stärker beschädigen und somit dem erwarteten Effekt entgegenwirken. Vergleiche zur Literatur bestätigen, dass bei Versuchen ohne Verbügelung der Effekt der Rippenfläche auf den Verbund klein ist.
Abschliessend lässt sich folgern, dass bei der Untersuchung der Verbundspannung der Effekt der vertikalen Bewehrung berücksichtigt werden muss. Faseroptische Messungen und digitale Bildkorrelation haben zudem das Potential lokale Effekte der Verbundspannung zu erfassen und die Prozesse hinter den vereinfachten Modellen besser zu verstehen.
