Buch
Zur Druck-Querzug-Festigkeit von Stahlbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton in scheibenförmigen Bauteilen
(Biaxial Compression-Tension-Strength of Reinforced Concrete and Reinforced Steel Fibre Concrete in Structural Panels)
Abstract
Am Fachgebiet Massivbau (Institut für Konstruktiven Ingenieurbau – IKI) des Fachbereichs Bauingenieurwesen der Universität Kassel wurden Bauteilversuche an zweiaxial auf Druck-Zug belasteten, faserfreien und faserverstärkten Stahlbetonscheiben durchgeführt. Dabei wurden die Auswirkungen der Querzugbeanspruchung und der Rissbildung auf die Druckfestigkeit, auf die Stauchung bei Erreichen der Höchstlast sowie auf die Drucksteifigkeit des stabstahl- und faserbewehrten Betons an insgesamt 56 faserfreien und faserverstärkten Beton- und Stahlbetonscheiben untersucht. Auf der Grundlage der experimentell erhaltenen Ergebnisse wird ein Vorschlag zur Abminderung der Druckfestigkeit des gerissenen faserfreien und faserbewehrten Stahlbetons in Abhängigkeit der aufgebrachten Zugdehnung formuliert. Die Ergebnisse werden den in DIN 1045-1 [D4], Eurocode 2 [E3, E4], CEB-FIP Model Code 1990 [C1] und ACI Standard 318-05 [A1] angegebenen Bemessungsregeln für die Druckstrebenfestigkeit des gerissenen Stahlbetons gegenübergestellt und mit den Untersuchungen anderer Wissenschaftler verglichen. Die bekannten Widersprüche zwischen den Versuchsergebnissen, den vorgeschlagenen Modellen und den Regelwerken aus U.S.A., Kanada und Europa können dabei weitgehend aufgeklärt werden. Für nichtlineare Verfahren der Schnittgrößenermittlung und für Verformungsberechnungen wird ein Materialmodell des gerissenen faserfreien und faserbewehrten Stahlbetons abgeleitet. Hierzu wird die für einaxiale Beanspruchungszustände gültige Spannungs-Dehnungs-Linie nach Bild 22 der DIN 1045-1 auf den Fall der zweiaxialen Druck-Zug-Beanspruchung erweitert.
At the Institute of Structural Engineering (Chair of Concrete Structures) of the Faculty of Civil Engineering, Kassel University, several test series were carried out, subjecting reinforced concrete panels with and without fibres to biaxial compression-tension loading. The effects of transverse tension on the concrete compressive strength, stiffness, and cracking behaviour as well as compressive strain at peak load were determined by testing a total of 56 specimens. Based on the experimental results, a proposal for the reduction of the compression strength of the cracked reinforced concrete with and without steel fibres is made, as a function of the applied tensile strain. The results are compared with the design requirements for compression struts according to DIN 1045-1 [D4], Eurocode 2 [E3, E4], CEB-FIP Model Code 1990 [C1], and ACI Standard 318-05 [A1], as well as with the investigations of other researchers. Thereby, the well known inconsistencies between the test results, the proposed models, and the design rules from U.S.A, Canada, and Europe can be solved largely. A material model for cracked reinforced concrete with and without fibres is derived. It can be used as a constitutive model for the determination of internal forces and deformations by nonlinear methods. The stress-strain-curve for uniaxial loading according to Fig. 22 of DIN 1045-1 was extended for biaxial compression-tension loading.
Citation
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