Verbundverhalten von Stahlbeton

Ausziehversuche zur Analyse von Verbundmodellen und Entwicklung eines Kegelausbruchmodells

Autoren: Rafael Dubs, Severin Haefliger
Sprache: Deutsch

Kurzfassung

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Verbundverhalten von einbetonierten Bewehrungsstäben mit variabler Einbindelänge. Die experimentelle Grundlage bilden 67 Ausziehversuche, bei welchen das Ausbrechen eines Betonkegels bewusst ermöglicht wird. Die Durchführung der Versuche ist in einem separaten Bericht beschrieben. Die in den Versuchen variierten Parameter sind der Stabdurchmesser, die Einbindelänge, die Stahlsorte sowie die Lage beim Betonieren. Der Einfluss dieser Parameter auf den relativen Versatz zwischen Stahl und Beton (Schlupf) sowie die Bruchtiefen der Betonkegel werden umfassend untersucht.
In analytischen und numerischen Berechnungen werden die Mechanismen der bestehenden Verbundmodelle nach Eligehausen et al., Shima et al., Sigrist und dem Model Code 1990 und 2010 ergründet. Die Verbundmodelle beschreiben das Verhalten in Form einer Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung und berücksichtigen verschiedene Prozesse, durch die Schlupf entstehen kann. Im Vergleich mit den Versuchsergebnissen wird die Anwendbarkeit der Modelle ermittelt.
In einem weiteren Abschnitt wird der Kegelausbruch mechanisch untersucht und daraus ein Kegelausbruchmodell entwickelt, das den Bereich möglicher Ausbruchtiefen vorhersagen kann, basierend auf der Verbundspannungsverteilung entlang des Stabes. Die Erkenntnisse aus dem Kegelausbruchmodell und den gemessenen Ausbruchtiefen werden verwendet, um bestehende Verbundmodelle anzupassen. Damit lässt das Schlupfverhalten beim Auftreten von Ausbruchkegeln zuverlässig beschreiben. Für eine weitere Verbesserung der Verbundmodelle wären Versuche mit kontinuierlicher Messung geeignet, um den Einfluss der Querkontraktion des Stabes und die oberflächennahen Verbundschädigungen in Form von Rissen zu erforschen.