Rissverhalten von Flächentragwerken aus Stahlbeton mit schiefwinkliger Bewehrung

Krakowski, Waldemar

Rissbreiten von Stahlbetontragwerken müssen begrenzt werden, um die Dauerhaftigkeit und die Gebrauchstauglichkeit sicher zu stellen. Daher sind die Grenzwerte und die Ansätze zur Berechnung der Rissbreiten in nationalen und internationalen Vorschriften geregelt. Bisherige Ansätze basieren auf mechanischen Beziehungen, welche, für den Fall mit Bewehrung in Kraftrichtung, für Biegeträger und Zugstäbe entwickelt wurden. In Flä-chentragwerken wirken die Zugspannungen häufig nicht in Richtung der eingebauten Stäbe des Bewehrungsnetzes. Daher sind die vorhandenen Ansätze zu diskutieren bzw. entsprechend zu erweitern. Die Rissbildung von Flächentragwerken wird, wie bei Zugstäben oder Biegeträgern, vom Verbundverhalten, dem Bewehrungsgrad, den Stabdurchmessern und weiteren Parametern beeinflusst. Zusätzlich müssen jedoch die Rissorientierung, die Schiefwinkligkeit der Bewehrung und die Schubkraftübertragung im Riss berücksichtigt werden. Zum Riss- und Formänderungsverhalten von schiefwinklig bewehrten Bauteilen liegen bisher wenige Forschungsarbeiten auf experimenteller Grundlage vor. Daher ist es erforderlich, die vorhandenen Ergebnisse im Hinblick auf das Rissverhalten zusammenfassend zu untersuchen und zu werten. Da zum Rissverhalten von schiefwinklig bewehrten Bauteilen unter zweiaxialer Zugbeanspruchung keine ausreichend dokumentierten Versuchsergebnisse vorliegen, muss ein Prüfstand entwickelt werden, welcher es erlaubt eine geeignete Datenbasis zu schaffen. Darin ist die Interaktion der Hauptzugkräfte, anhand von großmaßstäblichen Scheibenversuchen zu erfassen. In Versuchen nicht untersuchte Kenngrößen, welche Auswirkungen auf das Rissverhalten haben könnten, werden anhand von FE-Berechnungen bewertet. Auf Grundlage der umfassenden theoretischen und experimentellen Untersuchungen, wird das Riss- und Formänderungsverhalten von Flächentragwerken mit schiefwinkliger Bewehrung mechanisch konsistent, modelltheoretisch beschrieben.

In reinforced concrete crack widths and deformations have to be limited in order to ensure a sufficient durability and serviceability. Therefore, the calculation and limita-tion of crack widths and deformations are an essential part of the design and specifications given in the national standards and guidelines. In reinforced shell structures the applied tension forces are not acting in the direction of the sited reinforcement only, but in any arbitrary angle to it. In case of cracking of those structures the reinforcement will not be stressed ideally and the crack orientation will not be perpendicular to the reinforcement direction. Though, the application of common crack width models has to be examined and modified in order to assure the serviceability. Experimental research to structures with arbitrary reinforcement orientation under uniaxial and biaxial in-plane tension is rare. As knowledge about the cracking process for reinforced concrete members is essential for structural stability and safety, a comprehensive analysis of existing tests related to the problem of arbitrary reinforcement orientation has been performed. In addition addressing the lack of data for the biaxial tension behaviour of reinforced concrete, a new testing facility for panels with arbitrary reinforcement orientation has been developed. Six full-scale specimens have been tested. The experimental research has been complemented by FEM-analysis. It has been asserted, that there is an interac-tion between the first and the second principal stress direction, which must be consid-ered for safe design. Based on own tests and those from literature a new approach for the prediction of crack widths and deformation behaviour of shell structures with arbitrary reinforcement orientation has been formulated. This new method allows variable application for the analysis of plates in bending, and panels in biaxial tension, tension-compression and combined tension-compression-shear actions. The approach has been checked against test data and other models known from literature.

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Krakowski, Waldemar: Rissverhalten von Flächentragwerken aus Stahlbeton mit schiefwinkliger Bewehrung. 2013.

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