Influence of the relative rib area on the serviceability of structural concrete
Autor: Dominique Karlen
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Stahlbeton wird aufgrund der vorteilhaften Wechselwirkung zwischen Beton und Stahl häufig in der Bauindustrie verwendet. Bestandteil dieser Wechselwirkung ist das Verbundverhalten, das die Rissbildung und das Verformungsvermögen von Stahlbeton beeinflusst. Der Verbund wird durch die relative Verschiebung der beiden Materialien (Schlupf) aktiviert und hängt von der relativen Rippenfläche der Bewehrung ab. Die komplexe Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung wird im an der ETH Zürich entwickelten Zuggurtmodell durch eine abgetreppte, starr ideal-plastische Idealisierung angenähert. Die in den Normen festgelegten Anforderungen basieren auf diesen Beziehungen und besagen, dass die Gebrauchstauglichkeit eines Bauteils durch die Begrenzung der Rissbreiten oder der Stahlspannungen nachgewiesen wird.
In dieser Masterarbeit wurden fünf verschiedene Rippengeometrien untersucht. Es wurden zehn einachsige Zugversuche mit quaderförmigen Versuchskörpern durchgeführt, um den Einfluss der relativen Rippenfläche auf das Verbundverhalten zu untersuchen. Die Versuche wurden sowohl mit digitaler Bildkorrelation als auch mit faseroptischen Dehnungsmessungen ausgewertet.
Die Versuchskörper wurden hinsichtlich der während des Tests aufgetretenen Risse verglichen, wobei die Anzahl der Risse, die Rissbreite und der Rissabstand analysiert wurden. Anschliessend wurde das Verbundverhalten untersucht, indem die Ergebnisse mit dem Zuggurtmodell verglichen und die Verbundspannungen rückgerechnet wurden. Die Analyse der Längsrisse wurde nur qualitativ durchgeführt. Hinsichtlich der Auswertung der Risse zeigten die mechanisch bearbeiteten Stäbe mit der kleinsten relativen Rippenfläche (G1) ein kleinere Rissöffnungen im Vergleich zu den beiden konventionellen Bewehrungstypen mit einer ähnlichen relativen Rippenfläche (B500B und Top12) und den beiden anderen mechanisch bearbeiteten Stäben (G2 und G3). Die berechnete Verbundspannung zeigte nur bei einer Probe einen höheren Wert als die in der Norm angenommenen Werte. Mögliche Erklärungen für die erhaltenen Ergebnisse sind die Bildung der Längsrisse während des Tests und die Ausführung der Rippengeometrien der mechanisch bearbeiteten Stäbe.
Die relative Rippenfläche konnte somit nicht als geeigneter Parameter zur Reduzierung der Bewehrungsmenge verifiziert, aber basierend auf qualitativen Auswertungen der Ergebnisse (Anzahl Risse) auch nicht widerlegt werden.