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Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Rissverhalten von mehrlagig bewehrten Stahlbetonbauteilen bei Verwendung großer Stabdurchmesser

  • Die Rissbildung in Stahlbetonbauteilen ist systemimmanent und stellt keinen Mangel dar, sofern die am Bauteil auftretenden Risse auf unschädliche Breiten begrenzt sind. Die Begrenzung der Rissbreite kann dabei im Allgemeinen durch planerisch-konstruktive, betontechnologische und ausführungstechnische Maßnahmen zielgerichtet gesteuert werden. Die derzeit in Deutschland bauaufsichtlich eingeführten Regelwerke DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA enthalten Berechnungskonzepte, um Rissbreiten und Rissabstände etwaig auftretender Risse im Rahmen der Bemessung näherungsweise rechnerisch vorauszubestimmen. Bei flächenartigen Bauteilen mit mehrlagig, kreuzweise angeordneter Bewehrung aus großen Stabdurchmessern (d. h. Ø > 32 mm), wie sie beispielsweise in hochbeanspruchten dicken Sohlplatten zum Einsatz kommen können, stellt sich die Frage, ob die am Bauteil auftretenden Risse mit Hilfe der in DIN EN 1992-1-1 und in DIN EN 1992-1-1/NA enthaltenen Berechnungskonzepte realitätsnah vorauszubestimmen sind. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund in Frage zu stellen, dass die den aktuellen normativen Nachweisen zugrundeliegenden Bemessungsformeln vorwiegend an zentrisch bewehrten Versuchsquerschnitten mit „kleinen“ Stabdurchmessern (üblicherweise Ø6 mm bis Ø14 mm) hergleitet wurden. Zur Bewertung der Übertragbarkeit wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche experimentelle Untersuchungen zum Rissverhalten mehrlagig bewehrter Bauteile mit Variation zahlreicher Einflussfaktoren der Rissbildung (z. B. Stabdurchmesser, Querbewehrung, Oberflächenbewehrung) durchgeführt. Das im Rahmen dieser Bauteilversuche feststellbare Trag- und Verformungsverhalten mehrlagig bewehrter Bauteile wurde im Anschluss durch numerische Untersuchungen mit dem nicht linearen Finite-Elemente Programm Atena verifiziert. Auf Grundlage einer Gegenüberstellung von statistisch ausgewerteten Versuchswerten und den Ergebnissen einer Nachrechnung nach DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA und weiteren ausgewählten Ingenieur- und Bemessungsmodellen, wurde die Zuverlässigkeit der rechnerischen Vorhersagegenauigkeit der aktuellen Bemessungsmodelle detailliert überprüft. Als ein Ergebnis bleibt festzu-halten, dass Modifikationen der Bemessungsgleichungen nach DIN EN 1992-1-1/NA für Querschnittskonzeptionen mit mehrlagig, kreuzweise angeordneter Bewehrung zwingend zu empfehlen sind, um eine realitätsnähere, auf der sicheren Seite liegende rechnerische Vorhersage der zu erwartenden Rissbreiten sicherstellen zu können. Zudem zeigt sich, dass bei fehlender Oberflächen-bewehrung insgesamt keine zuverlässige Berechnung der Rissbreite nach DIN EN 1992-1-1/NA auf der Bauteiloberseite erfolgen kann. Für das Bauteilinnere konnte dagegen festgestellt werden, dass die Versuchsergebnisse in den nach DIN EN 1992-1-1/NA zu erwartenden Größenordnungen liegen. Die aus der ei¬genen Versuchsnachrechnung gewonnenen Erkenntnisse zur Vorhersagegenauigkeit zeigen, dass sich für die vorliegend untersuchten Querschnittskonzeptionen insgesamt das Bemessungsmodell nach prEN1992-1-1 hinreichend gut eignet.

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Metadaten
Author:Felix Breit
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-66924
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6692
Advisor:Jürgen Schnell, Christian Glock
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2021/12/15
Year of Publication:2021
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2021/11/03
Date of the Publication (Server):2021/12/15
Number of page:480
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung (CC BY 4.0)