Experimental and theoretical investigations of shear transfer across cracks in reinforced concrete panels
Autor: Nicola Gehri
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird das Verhalten von Stahlbetonscheiben und insbesondere die Schubübertragung an Rissen theoretisch und experimentell untersucht. Ausgehend vom gerissenen Scheibenmodell von Kaufmann wird ein gerissenes Scheibenmodell mit Rissen mit fixierter Richtung entwickelt und numerisch implementiert. Die Erweiterungen enthalten im Wesentlichen das modifizierte Zuggurtmodell für kleine Dehnungen von Seelhofer und die Berücksichtigung des Verbundspannungseinflusses auf die Betonverformungen durch Mittelwerte. Drei bekannte Rissverzahnungsmodelle, welche durch Schubversuche an vorgerissenen Versuchskörpern entwickelt worden sind, werden auf ihre Anwendbarkeit auf Grossversuche mit Scheiben überprüft. Die Modellwerte werden mit experimentellen Messungen verglichen und beurteilt. Drei verschiedene Grossversuche von Scheibenelementen, durchgeführt im Large Universal Shell Element Tester (LUSET) an der ETH Zürich, werden analysiert. Zwei Scheiben mit unterschiedlichem Bewehrungsgehalt werden unter reiner Schubbeanspruchung und ein Versuchskörper unter Schub mit aufgezwungener Längsdehnung getestet. Neuartige optische Messtechniken mit vollflächiger digitaler Bildkorrelation der Betonoberflächen und faseroptischer Messung der Bewehrung über die Gesamtlänge der Bewehrungsstäbe ermöglichen das Bestimmen von Verformungen und Spannungen im Beton, der Bewehrung und in den Rissen. Dazu werden Auswertungen der Risserkennung und Rissmessung, welche auf den Ergebnissen der digitalen Bildkorrelation basieren, mit den Messungen der faseroptischen Sensoren kombiniert. Der Vergleich von Modellwerten mit gemessenen Grössen zeigt die Stärken und Schwächen verschiedener Konzepte des gerissenen Scheibenmodells mit fixierten Rissen und der dabei verwendeten Rissverzahnungsmodelle. Zusätzlich verdeutlicht die Auswertung experimenteller Ergebnisse die Komplexität der Prozesse zur Datenauswertung. Die neuen Messtechniken haben jedoch grosses Potential, das Wissen im konstruktiven Betonbau zu erweitern und zu vertiefen.
