Date
2017-12-07Metadata
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Dissertation
Untersuchung der Verstärkung bestehender Stahlbetonkonstruktionen unter Nutzung Ultrahochfesten Betons (UHPC) im Vergleich zu herkömmlichen Verstärkungsmaßnahmen
Abstract
Aufgrund des hohen Anteils instandsetzungsbedürftiger Gebäude in Syrien spielen Verstärkungsmaßnahmen eine große Rolle im Bauingenieurwesen. Dabei wird den wirtschaftlichen Aspekten besondere Bedeutung beigemessen. Maßnahmen der Gebäudeverstärkung beruhen in Syrien fast nur auf dem Verfahren der Verstärkung durch Stahlbauteile. Für die Verstärkung und Sanierung bestehender Bauwerke und Bauteile sind in Deutschland verschiedene Methoden, wie z. B. Anbringen zusätzlicher Stahlprofile, Kleben von Stahl-, CFK- oder GFK-Lamellen, üblich. Darüber hinaus kommen Querschnittsergänzungen aus bewehrtem Beton, oft hergestellt in Spritzbetonbauweise, zur Anwendung.
Arbeitsziel ist "die Schaffung und Entwicklung einer neuen Methode für die Verstärkung von Stahlbetonbauten". Als eine Alternative zu konventionellen Methoden ist der Einsatz dünner Schichten aus faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton möglich.
Um das Arbeitsziel zu erreichen, wurden mehrere Reihen von Versuchen durchgeführt. Die Untersuchung zielen auf den „Einsatz von UHPC als modernem Baustoff der Gebäudeverstärkung“ ab und insbesondere welche Rolle oder Nutzungsmöglichkeiten der UHPC in der Verstärkung von Stahlbetonbalken hat. Dazu wird das Verhalten hinsichtlich der Traglasten, der Rissbildung und der Verformungen von mit UHPC verstärkten Balken im Vergleich zu unverstärkten Referenzbalken untersucht.
Verschiedene Serien vorbereitender Versuche wurden durchgeführt, um die Fließfähigkeit von faserbewehrtem UHPC in dünnen Querschnitten mit Durchflussbehinderung durch Stabbewehrung sowie das Verbundverhalten mit dem Altbeton zu untersuchen. Die Hauptversuche wurden an sieben Stahlbetonbalken mit T-förmigem Querschnitt mit und ohne U-förmige Verstärkung aus einer 40 mm dicken UHPC- durchgeführt. Die Balken waren so dimensioniert, dass an vier Balken ein Biegezugversagen und an drei Balken ein Querkraftversagen untersucht werden konnte.
Die durchgeführten Versuche haben grundsätzlich die Anwendbarkeit von faserbewehrtem UHPC zur Verstärkung von Stahlbetonbalken gezeigt. Dabei konnte sowohl die Biegetrag-fähigkeit als auch die Querkrafttragfähigkeit signifikant gesteigert werden.
Bezüglich der Verformungskapazität war jedoch festzustellen, dass diese nach Erreichen der Maximallast etwas reduziert wurde. Dies scheint damit zusammenzuhängen, dass bei Faserbeton generell eine Tendenz zur Lokalisierung der Verformungen in einem einzigen Riss vorliegt. Dies wurde auch in Experimenten an Balken aus ultrahochfestem Faserbeton mit kombinierter Bewehrung (Stäbe und Fasern) beobachtet.
In den durchgeführten Versuchen wurde die Oberfläche der Bauteile aus normalfestem Beton lediglich durch Sandstrahlen vorbehandelt, nicht mit Hochdruckwasserstrahlen. Trotzdem war die Verbundtragfähigkeit ausreichend, um genug Schubkräfte zwischen Altbeton und Verstärkungsschicht zu übertragen, so dass die zusätzliche Bewehrung dort voll aktiviert werden konnte. Die UHPC-Verdübelung in den Bohrlöchern des Oberflanschs konnten eine Separation der UHPC-Verstärkung vom normalfesten Betonteil des Querschnitts weitgehend verhindern.
Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein sehr gefügedichter, zementgebundener Werkstoff. Abhängig von der Zusammensetzung und dem Herstellungsverfahren wurden Druckfestigkeiten von über 250 N/mm2 erreicht. Mit dieser Eigenschaft lässt sich der Ultra-hochfeste Beton gut für die Verstärkung von bestehenden Stahlbetonträgern verwenden.
Numerische Untersuchungen sollten als nächster Schritt erfolgen, um das komplexe Zusammenwirken der Verstärkungsschicht mit dem ursprünglichen Stahlbetonbalken aus normalfestem Beton besser verstehen zu lernen, besonders bei Querkraftbeanspruchung.
Arbeitsziel ist "die Schaffung und Entwicklung einer neuen Methode für die Verstärkung von Stahlbetonbauten". Als eine Alternative zu konventionellen Methoden ist der Einsatz dünner Schichten aus faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton möglich.
Um das Arbeitsziel zu erreichen, wurden mehrere Reihen von Versuchen durchgeführt. Die Untersuchung zielen auf den „Einsatz von UHPC als modernem Baustoff der Gebäudeverstärkung“ ab und insbesondere welche Rolle oder Nutzungsmöglichkeiten der UHPC in der Verstärkung von Stahlbetonbalken hat. Dazu wird das Verhalten hinsichtlich der Traglasten, der Rissbildung und der Verformungen von mit UHPC verstärkten Balken im Vergleich zu unverstärkten Referenzbalken untersucht.
Verschiedene Serien vorbereitender Versuche wurden durchgeführt, um die Fließfähigkeit von faserbewehrtem UHPC in dünnen Querschnitten mit Durchflussbehinderung durch Stabbewehrung sowie das Verbundverhalten mit dem Altbeton zu untersuchen. Die Hauptversuche wurden an sieben Stahlbetonbalken mit T-förmigem Querschnitt mit und ohne U-förmige Verstärkung aus einer 40 mm dicken UHPC- durchgeführt. Die Balken waren so dimensioniert, dass an vier Balken ein Biegezugversagen und an drei Balken ein Querkraftversagen untersucht werden konnte.
Die durchgeführten Versuche haben grundsätzlich die Anwendbarkeit von faserbewehrtem UHPC zur Verstärkung von Stahlbetonbalken gezeigt. Dabei konnte sowohl die Biegetrag-fähigkeit als auch die Querkrafttragfähigkeit signifikant gesteigert werden.
Bezüglich der Verformungskapazität war jedoch festzustellen, dass diese nach Erreichen der Maximallast etwas reduziert wurde. Dies scheint damit zusammenzuhängen, dass bei Faserbeton generell eine Tendenz zur Lokalisierung der Verformungen in einem einzigen Riss vorliegt. Dies wurde auch in Experimenten an Balken aus ultrahochfestem Faserbeton mit kombinierter Bewehrung (Stäbe und Fasern) beobachtet.
In den durchgeführten Versuchen wurde die Oberfläche der Bauteile aus normalfestem Beton lediglich durch Sandstrahlen vorbehandelt, nicht mit Hochdruckwasserstrahlen. Trotzdem war die Verbundtragfähigkeit ausreichend, um genug Schubkräfte zwischen Altbeton und Verstärkungsschicht zu übertragen, so dass die zusätzliche Bewehrung dort voll aktiviert werden konnte. Die UHPC-Verdübelung in den Bohrlöchern des Oberflanschs konnten eine Separation der UHPC-Verstärkung vom normalfesten Betonteil des Querschnitts weitgehend verhindern.
Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein sehr gefügedichter, zementgebundener Werkstoff. Abhängig von der Zusammensetzung und dem Herstellungsverfahren wurden Druckfestigkeiten von über 250 N/mm2 erreicht. Mit dieser Eigenschaft lässt sich der Ultra-hochfeste Beton gut für die Verstärkung von bestehenden Stahlbetonträgern verwenden.
Numerische Untersuchungen sollten als nächster Schritt erfolgen, um das komplexe Zusammenwirken der Verstärkungsschicht mit dem ursprünglichen Stahlbetonbalken aus normalfestem Beton besser verstehen zu lernen, besonders bei Querkraftbeanspruchung.
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