Structural performance of ribbed concrete elements using flexible formworks with integrated reinforcement
Autor: Patrick Studer
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Die Verwendung flexibler Schalungssysteme stellt eine Möglichkeit dar, um die Herstellung komplexer Schalungen für gekrümmte Bauteile zu vereinfachen. Dadurch können effiziente Betonkonstruktionen gebaut und somit Ressourcen gespart werden. Durch die Integration von geraden Bewehrungsstäben in die flexible Schalung, kann diese in die gewünschte Form gebracht und zusätzlich stabilisiert werden. Dadurch kommen die Bewehrungsstäbe jedoch am äusseren Rand des Betonelements zu liegen, wodurch vor allem Verbundproblemen auftreten. Ausserdem wurden aufgrund des fehlenden Schutzes der Bewehrung gegenüber Umwelteinflüssen, alternative Bewehrungsmaterialien beurteilt. Durch die Anwendung von Bewehrung aus faserverstärktem Kunststoffen sind allerdings geklebte Verbindungselemente notwendig, da diese normalerweise nicht miteinander verschraubt werden können.
Mittels Betrachtung des Verhaltens unter den Belastungen Drucknormalkraft, Biegemoment und Querkraft konnte gezeigt werden, dass das Ausknicken der Bewehrung im Falle einer Drucknormalkraft kein Versagen zur Folge hat und der Beton allein genügend Widerstand hat. Wird der Querschnitt durch ein Biegemoment oder durch eine Querkraft beansprucht kommt es aufgrund der sehr geringen maximal übertragbaren Verbundspannung zu einem Verlust des Verbundes. Zusätzlich stellt im Falle der Querkraft die Druckfestigkeit des Betons ein limitierender Faktor dar, da sich die Spannungen gegen die Ecke hin konzentrieren und es so zu einem schnellen Erreichen der Druckfestigkeit kommt. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden an einem Fallbeispiel im Form eines Raumfachwerks angewendet. Die niedrige zulässige Verbundspannung und das folgende Ablösen der Bewehrung stellte die grösste Herausforderung dar, welches schliesslich zu einem vorzeitigen spröden Versagen des Tragwerks führte.
Zur Überprüfung der erarbeiteten Modelle und getroffenen Annahmen müssen experimentelle Verifikationen durchgeführt werden. Dadurch können diese verbessert und an das tatsächliche Tragverhalten angenähert werden.
