Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
4 Untersuchung der MaterialkenngrößenRahmenschergerät ermittelt. Zum einen wurde der Reibungswinkel ϕ und die Kohäsionc der Probe selbst bestimmt und zum anderen die Reibung zwischen der Probe undeinem Stahlelement ermittelt, welches im unteren Scherrahmen angeordnet wurde. DasStahlelement wies die Oberflächenbeschaffenheit des „Stahlschwertes“ der KVA auf.Somit war ein Vergleich der KVA-Ergebnisse sowohl mit Literaturangaben zubodenmechanischen Kenngrößen als auch mit dem direkten Scherversuch möglich. DieProben wurden in den Rahmen (10/10 cm) lose eingeschüttet und angeglichen. DieSchergeschwindigkeit im Rahmenschergerät betrug 0,25 mm/min und dieVertikalspannung 10, 35 und 90 kN/m².In Tabelle 4.2 und Anhang C, Bild A.22, sind die Ergebnisse der Reibungsversuche anden Gesteinskörnungen dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der mit der KVA ermittelteReibungsbeiwert μ (ohne Kohäsion) etwas größere Werte aufweist als derVergleichswert im Rahmenscherversuch. Die Abweichungen sind damit zu erklären, dassdie tatsächlich an der vertikalen Reibungsfläche des Schalungsschwertes angreifendenNormalspannungen σ n etwas höher sind als die gemessenen Horizontalspannungen σ han den Seitenfenstern. Erstaunlich ist weiterhin, dass der Reibungswinkel zwischen derStahloberfläche und dem Sand 0/2 mm in etwa 2/3 des Reibungswinkels desProbematerials betrug. Bei glatten Oberflächen war ein geringerer Winkel zu erwarten.Versuch(Normalspannungen < 160 kN/m²)Sand 0/2 mm anStahloberflächeKies 2/8 mm anStahloberflächeKies 8/16 mm anStahloberflächeReibungsbeiwertμ = tan ϕReibungswinkelϕKohäsionc[-] [°] [kN/m²]0,41 22,3 1,30,47 25,1 0,540,55 28,8 0,43Versuch in KVA 1) Sand 0/2 mm mit Bewehrung 0,66 33,3 3,6Scherversuch nach Sand 0/2 mm 0,49 26,0 ≈ 0DIN 18137-3(2002) 2) Sand 0/2 mm an0,32 17,5 ≈ 0Stahloberfläche1)2)Reibung in Ruhe nach 1,5 mm ScherwegHöchstwert der Scherfestigkeit nach DIN 18137-3 (2002), Scherweg ca. 2,5 mmTabelle 4.2:Ermittelte Reibungskenngrößen, Reibungswinkel ϕ und Kohäsion cIn Tabelle 4.3 ist der im direkten Scherversuch bestimmte Reibungswinkel vomRheinsand 0/2 mm dem rechnerischen Reibungswinkel auf Basis desSeitendruckbeiwertes aus dem KVA-Versuch unter Annahme aktiven Erddrucks bzw.132
4 Untersuchung der MaterialkenngrößenErdruhedrucks (vgl. Kapitel 2.6.3) gegenübergestellt. Es ist ersichtlich, dass derMesswert in etwa dem Reibungswinkel bei Annahme von aktivem Erddruck entspricht.Bei einem Vergleich der Messwerte mit den Angaben von von Soos (1996) ist zubeachten, dass die Proben im vorliegenden Fall sehr locker gelagert waren und diePartikel eine runde Kornform aufwiesen, was in EAU (1985) Berücksichtigung findet.Tabelle 4.3:Versuch(Normalspannung ca. 100 kN/m²)Berechnung des Reibungswinkels aus dem Seitendruckbeiwert unter Annahmeder Gleichungen für aktiven Erddruck und ErdruhedruckIn den Vorversuchen wurde die generelle Eignung der kombinierten Versuchsapparaturzur Bestimmung der Kontaktreibung und der inneren Reibung nachgewiesen. Da zurBerechnung des maximalen Frischbetondrucks insbesondere der Bereich mitvergleichsweise kleinen Reibungswinkeln von Relevanz ist, sind die im Bereich höhererReibungswinkel festgestellten Abweichungen gegenüber dem genormten Scherversuchakzeptabel.4.3 Versuchsprogramm zur Ermittlung des Seitendruckbeiwertesund des Reibungswiderstandes4.3.1 Generelles VersuchsprogrammSeitendruckbeiwertλ = σ h / σ vReibungswinkelϕ aktiver EDReibungswinkelϕ Ruhedruck[-] [°] [°]Versuch in KVA Sand 0/2 mm 0,40 25,7 1) 37,2 2)Scherversuchnach DIN 18137-3(2002)nach von Soos (1996)Sand 0/2 mm - 26,0SE, Grobsandgleichkörnig, U = 2,1- ca. 38,0nach EAU (1985) Sand locker, rund - 30,01)2)Rechenwert nach Gleichung (4.13)Rechenwert nach Gleichung (4.11)Ziel der Untersuchungen war es, den zeitlichen Verlauf des Seitendruckbeiwertes und desReibungswiderstandes zu bestimmen und hierbei die wesentlichen Einflussparameter zuidentifizieren. Sowohl die Auswirkungen der Mischungszusammensetzung des SVBselbst als auch verschiedene Randbedingungen waren von Interesse. Des Weiteren sollteanhand von Untersuchungen an den in Kapitel 3.2, Versuchsreihe 3-1 und 3-2,verwendeten Betonen die Aussagefähigkeit der Materialversuche bewertet werden.133
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4 Untersuchung der MaterialkenngrößenErdruhedrucks (vgl. Kapitel 2.6.3) gegenübergestellt. Es ist ersichtlich, dass derMesswert in etwa dem Reibungswinkel <strong>bei</strong> Annahme <strong>von</strong> aktivem Erddruck entspricht.Bei einem Vergleich der Messwerte mit den Angaben <strong>von</strong> <strong>von</strong> Soos (1996) ist zubeachten, dass die Proben im vorliegenden Fall sehr locker gelagert waren und diePartikel eine runde Kornform aufwiesen, was in EAU (1985) Berücksichtigung findet.Tabelle 4.3:Versuch(Normalspannung ca. 100 kN/m²)Berechnung des Reibungswinkels aus dem Seitendruck<strong>bei</strong>wert unter Annahmeder Gleichungen für aktiven Erddruck und ErdruhedruckIn den Vorversuchen wurde die generelle Eignung der kombinierten Versuchsapparaturzur Bestimmung der Kontaktreibung und der inneren Reibung nachgewiesen. Da zurBerechnung des maximalen <strong>Frischbetondruck</strong>s insbesondere der Bereich mitvergleichsweise kleinen Reibungswinkeln <strong>von</strong> Relevanz ist, sind die im Bereich höhererReibungswinkel festgestellten Abweichungen gegenüber dem genormten Scherversuchakzeptabel.4.3 Versuchsprogramm zur Ermittlung des Seitendruck<strong>bei</strong>wertesund des Reibungswiderstandes4.3.1 Generelles VersuchsprogrammSeitendruck<strong>bei</strong>wertλ = σ h / σ vReibungswinkelϕ aktiver EDReibungswinkelϕ Ruhedruck[-] [°] [°]Versuch in KVA Sand 0/2 mm 0,40 25,7 1) 37,2 2)Scherversuchnach DIN 18137-3(2002)nach <strong>von</strong> Soos (1996)Sand 0/2 mm - 26,0SE, Grobsandgleichkörnig, U = 2,1- ca. 38,0nach EAU (1985) Sand locker, rund - 30,01)2)Rechenwert nach Gleichung (4.13)Rechenwert nach Gleichung (4.11)Ziel der Untersuchungen war es, den zeitlichen Verlauf des Seitendruck<strong>bei</strong>wertes und desReibungswiderstandes zu bestimmen und hier<strong>bei</strong> die wesentlichen Einflussparameter zuidentifizieren. Sowohl die Auswirkungen der Mischungszusammensetzung des SVBselbst als auch verschiedene Randbedingungen waren <strong>von</strong> Interesse. Des Weiteren sollteanhand <strong>von</strong> Untersuchungen an den in Kapitel 3.2, Versuchsreihe 3-1 und 3-2,verwendeten <strong>Beton</strong>en die Aussagefähigkeit der Materialversuche bewertet werden.133