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EXPO - Tragende Rolle für den Beton
Vorstellung einer Auswahl der EXPO-Projekte
NN
Für 153 Tage wird die EXPO 2000 in Hannover im Mittelpunkt des Weltinteresses stehen. Schon vor ihrer Eröffnung hat sie die Aufmerksamkeit der Medien auf sich gezogen. Ohne Beton wäre die EXPO 2000 nicht realisierbar gewesen. Doch auf den ersten Blick sieht man den Gebäuden nicht immer an, was in ihnen steckt. Wenige Tage vor der Eröffnung möchten wir ihnen einen kleinen Überblick und zusätzliche Informationen über einige Projekte der auf dem EXPO-Gelände und darüber hinaus bieten. Einzelnen nationale Pavillone werden wir zu einem späteren Zeitpunkt vorstellen.
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beton 5/2000 ab Seite 273
Herausgeber des Artikels:
beton
bis beton 4/2022: Verlag Bau+Technik GmbH
ab beton 5/2022: Concrete Content UG
Wuppertal / Schermbeck
Tel: +49 (0) 2 02 7 69 92 69
Fax: +49 (0) 2 02 7 69 92 70
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Ein Beitrag zur Tragfähigkeitsermittlung stahlfaserverstärkter Betone unter besonderer Berücksichtigung bruchmechanischer Kenngrößen
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Kützing, Lars
Auf dem Markt sind vielfältige Stahlfaserarten erhältlich. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihres Ausgangsmaterials, ihrer Geometrie und ihrer Oberflächenbeschaffenheit. Aufgrund dieser Unterschiede ist es nicht einfach, die für das jeweilige Einsatzgebiet günstigste Faserart festzustellen, zumal neben preislichen Unterschieden auch die Verarbeitbarkeit der Fasern von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist. In den einführenden Kapiteln der Arbeit werden die Frisch- und Festbetoneigenschaften von Stahlfaserbeton ausführlich beschrieben. Dabei zeigt sich, dass die Zugabe von Stahlfasern in erster Linie eine deutliche Steigerung der Verformungsfähigkeit (Duktilität) des Betons bewirkt. Nachdem die Beanspruchung die Zugfestigkeit fct des Betons überschritten hat, kommt es zur Ausbildung eines Risses in Richtung der Hauptzugspannungen. In risskreuzende Stahlfasern werden dabei Zugkräfte eingeleitet, die den Spannungsabfall deutlich abbremsen. Dieser Vorgang, das so genannte Entfestigungsverhalten, wird theoretisch durch eine Zugspannungs-Rissöffnungsbeziehung ((kleines Sigma))-w beschrieben. Diese ((kleines Sigma))-w-Kurve gibt den Verlauf der übertragbaren Zugspannungen ((kleines Sigma)) in Abhängigkeit von einer Rissöffnung w an. Hierbei müssen die jeweiligen Anteile von Beton und Fasern addiert werden. Die für die Entfestigung maßgebenden Parameter werden ausführlich diskutiert. Das hergeleitete Entfestigungsmodell, das die Berechnung der Bruchenergie Gf oder der charakteristischen Länge lch (Sprödigkeit des Materials), wird mit den experimentellen Ergebnissen zentrischer Zugversuche verglichen. – Das Schubtragverhalten von Balken ohne Bügelbewehrung wird neben geometrischen Faktoren insbesondere von der Zugfestigkeit und der Materialzähigkeit beeinflusst. Neben den Ergebnissen eigener Versuche werden die Resultate experimenteller Untersuchungen anderer Forschungseinrichtungen aufgeführt. Mit Hilfe des entwickelten Entfestigungsmodells werden für die entsprechenden Ausgangsbetone bruchmechanische Kenngrößen errechnet und insgesamt vier unterschiedliche Schubtragmodelle diskutiert. Anhand der Güte der Berechnungen zeigt sich deutlich, dass die Steigerung der Schubtragfähigkeit in Abhängigkeit der vierten Wurzel von lch sehr gut abgeschätzt werden kann. Das Schubtragverhalten von Stahlfaserbeton kann in Abhängigkeit der bruchmechanischen Kenngrößen verlässlich ermittelt werden. – Ein weiterer Schwerpunkt der Dissertation gilt der Verformungsfähigkeit insbesondere hochfester Betone unter zentrischer Druckbeanspruchung. Um ein glockenformähnliches Druckspannungs-Stauchungsverhalten und damit einhergehend ein Versagen unter ankündigender Rissbildung zu erreichen, genügt es nicht, dem hochfesten ausschließlich Stahlfasern beizumischen. Stattdessen müssen zusätzlich noch Polypropylenfasern zugegeben werden, die bereits frühzeitig während der Belastung für inelastische Verformungsanteile, d.h. ein Einsetzen der Mikrorissbildung, sorgen und die Stahlfasern frühzeitig und effektiv am Lastabtrag beteiligen. Durch Zugabe dieses Fasergemischs, dem so genannten "Fasercocktail", gelingt es, auch hochfeste Betone unter zentrischen Druckbeanspruchungen mit der nötigen Verformungskapazität auszustatten, um ein explosives Versagen zu vermeiden und stattdessen das Erreichen der maximalen Festigkeit frühzeitig durch Längsrissbildungen angekündigt zu bekommen. Mit Hilfe des CDZ-Modells von Markeset (Norwegen), das das Bruch- und Verformungsverhalten von Beton mechanisch beschreibt, wird der Einfluss der einzelnen Faserkomponenten berechnet und es gelingt, das Verformungsverhalten hochfester Stützen mit und ohne Bügelbewehrung zu prognostizieren. Rechnerisch wird ausblickend gezeigt, dass die in der Richtlinie für hochfesten Beton vorgeschriebene Mindestverbügelung die Verformungskapazität hochfester Bauteile weniger effektiv verbessert, als dies durch die Zugabe eines Fasercocktails gelingt. – Ausblickend werden einige Sonderanwendungen vorgestellt, in denen dieser neue hochfeste "Fasercocktail"-Beton eingesetzt werden kann. Auch das Hochtemperaturverhalten des Materials wurde in einigen Tastversuchen erprobt und wird im Rahmen der Arbeit vorgestellt. –
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beton 5/2000 ab Seite 273
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