Spannungsübertragung in Rissen in schwach-bewehrten Betonscheiben unter Schubbeanspruchung
Autor: Janique Kälin
Sprache: Deutsch
Kurzfassung
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Einfluss von verschiedenen Stoffgesetzmodellen für Bewehrungsstahl auf das Gerissene Scheibenmodell mit fixer Rissrichtung (CMM-F) von Prof. Walter Kaufmann untersucht. Zu diesem Zweck wird die ursprüngliche numerische Implementierung des CMM-F, welche ein bilineares Stoffgesetzt berücksichtigt, mit einem trilinearen Stoffgesetz mit Fliessplateau ergänzt. Mit Hilfe einer Parameterstudie wird gezeigt, dass der Einfluss des Fliessplateaus auf die Vorhersagen des Modells sehr gering ist. Zudem zeigt sich, dass die Wahl der Rissverzahnungsbeziehung einen sehr viel höheren Einfluss hat als die Wahl des Stoffgesetzes.
Im praktischen Teil der Arbeit werden zwei Stahlbetonscheiben mit Abmessungen von 2.0 x 2.0 x 0.35 m und unterschiedlicher Vertikalbewehrung (ρz = 0.14 bzw. 0.22 %) betoniert und anschliessend im Large Universal Shell Element Tester unter reiner Schubbeanspruchung zum Bruch gefahren. Mittels faseroptischen Dehnungsmessungen und digitaler Bilderkorrelation werden die Verformungen in der Bewehrung und auf der Betonoberfläche ermittelt. Bei den Dehnungsmessungen mit Glasfasern entlang der Bewehrungsstäbe werden die Problematik des Rauschens der Messdaten insbesondere bei Fliessbeginn, sowie Massnahmen zur Reduktion des Rauschens diskutiert. Durch den Vergleich zwischen den mit dem Modell berechneten und den aus den Dehnungsmessungen ermittelten Stahlspannungen kann die Modellierung der Stahlspannung gemäss CMM-F bewertet werden. Der Vergleich zwischen Messdaten und Modell zeigt eine gute Übereinstimmung im Verlauf. Jedoch werden die Stahlspannungen am Riss vom Modell tendenziell überschätzt. Eine mögliche Erklärung für die Unterschiede zwischen Modell und Messdaten ist die Differenz zwischen modelliertem und realem Rissbild. Eine Überschätzung der effektiven Rissabstände im Modell führt zu einer Überschätzung der zugversteifenden Wirkung des Betons und schliesslich zu grösseren Stahlspannungen am Riss.
