Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
1 Einleitung1.2 ZielsetzungMit dieser Arbeit sollen die Zusammenhänge auf dem Gebiet der Schalungsbelastungdurch Selbstverdichtende Betone analysiert werden, um die bestehenden Wissenslückenweiter zu schließen und die Erarbeitung bzw. Überarbeitung der Regelwerke zumFrischbetondruck zu unterstützen.Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Parameter auf dieSchalungsbelastung bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton zu verifizieren unddarauf aufbauend einen Vorschlag zur Berücksichtigung dieses Lastfalls bei derBemessung von Schalung und Rüstung abzuleiten. Der Berechnungsvorschlag mussdabei den Anforderungen hinsichtlich des baupraktischen Einsatzes Rechnung tragen.Im Rahmen der Untersuchungen sollten hauptsächlich lotrechte Schalungen behandeltwerden, da diese überwiegend in der Praxis Verwendung finden. Daneben waren auch dieGrundlagen zu erarbeiten, welche Aussagen zum Frischbetondruck auf geneigteSchalungen ermöglichen.1.3 Prinzipielle VorgehensweiseDas Vorgehen zum Erreichen der gesetzten Ziele ist in Bild 1.1 zusammengefasst. Es istersichtlich, dass zur Entwicklung des Bemessungskonzeptes mehrere aufeinanderaufbauende Arbeitsphasen erforderlich sind. Die Gliederung der vorliegenden Arbeitorientiert sich an der gewählten Vorgehensweise.In den nachfolgenden Ausführungen werden zunächst die bisher vorhandenenRegelwerke zum Frischbetondruck dargestellt und ein kurzer Überblick über diebaubetrieblichen Randbedingungen hinsichtlich der Schalungen und des Betoneinbausgegeben. Des Weiteren werden die Anforderungen an den Baustoff SelbstverdichtenderBeton und dessen Eigenschaften behandelt, wobei der Schwerpunkt auf denFrischbetoneigenschaften liegt. Die bestehenden Berechnungsmodelle zur Bestimmungdes Frischbetondrucks werden analysiert und die Ergebnisse nationaler undinternationaler Aktivitäten zum Frischbetondruck bei SVB zusammenfassend präsentiert.Die Grundlage der experimentellen Untersuchungen bilden die in Kapitel 3 dargestelltenMessungen des Frischbetondrucks an hohen Bauteilen, aus deren Ergebnissen analytischeBerechnungsansätze entwickelt wurden. Um die Berechnungsmodelle zu konkretisierenund die Überführung in ein allgemeines Bemessungskonzept zu ermöglichen, warenumfangreiche Untersuchungen zu den Modelleingangsparametern erforderlich, wobei dasMaterialverhalten des Selbstverdichtenden Betons den Schwerpunkt bildete.Die Materialversuche gliedern sich in die Untersuchungen zur Reibung zwischenFrischbeton und Schalungsoberfläche sowie zwischen Frischbeton und Bewehrung. Fürdiese Versuche wurde eigens eine Prüfapparatur entwickelt, mit der auch dieUntersuchungen zum Seitendruckbeiwert bzw. die Simulation eines Betoniervorgangs2
1 Einleitungdurchgeführt wurden. Parallel zu diesen Versuchen erfolgte die Bestimmungverschiedener Frischbetoneigenschaften. Zur Quantifizierung des Ansteif- undErstarrungsverhaltens des Frischbetons wurden weiterhin verschiedene Verfahren zurBestimmung der Erstarrungszeiten analysiert.Gestützt auf die experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurde einallgemeines analytisches Berechnungsmodell zur wirklichkeitsnahen Bestimmung derSchalungsbelastung auf lotrechte Schalungen erarbeitet. Die Überprüfung derAnwendbarkeit des Berechnungsansatzes für SVB erfolgte durch einen Vergleich derBerechnungsergebnisse mit eigenen Messwerten und Literaturangaben zumFrischbetondruck. Zusätzlich zum analytischen Modell wurden Möglichkeiten derBerechnung mit Hilfe numerischer Verfahren (Finite-Elemente-Methode) aufgezeigt. DieFE-Berechnung erlaubt neben der Bestimmung des Frischbetondrucks auf lotrechteSchalungen auch Aussagen zu geneigten Bauteilen sowie zum Einfluss derSchalungsverformungen auf den Druckzustand. Bei einem Vergleich des analytischenModells mit den FE-Berechnungen konnten weitere Anwendungsgrenzen desanalytischen Modells erarbeitet werden.Die Ergebnisse der Untersuchungen münden in ein konsistentes Konzept für dieBerücksichtigung des Lastfalls Frischbetondruck von SVB bei der Bemessung vonBetonschalungen. Die im Bemessungskonzept unterbreiteten Vorschläge zum maximalenFrischbetondruck sowie zur Druckverteilung über die Schalungshöhe wurden unterEinbeziehung sicherheitstheoretischer Überlegungen festgelegt.3
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1 Einleitung1.2 ZielsetzungMit dieser Ar<strong>bei</strong>t sollen die Zusammenhänge auf dem Gebiet der Schalungsbelastungdurch Selbstverdichtende <strong>Beton</strong>e analysiert werden, um die bestehenden Wissenslückenweiter zu schließen und die Erar<strong>bei</strong>tung bzw. Überar<strong>bei</strong>tung der Regelwerke zum<strong>Frischbetondruck</strong> zu unterstützen.Das Hauptziel dieser Ar<strong>bei</strong>t ist es, den Einfluss verschiedener Parameter auf dieSchalungsbelastung <strong>bei</strong> <strong>Verwendung</strong> <strong>von</strong> <strong>Selbstverdichtendem</strong> <strong>Beton</strong> zu verifizieren unddarauf aufbauend einen Vorschlag zur Berücksichtigung dieses Lastfalls <strong>bei</strong> derBemessung <strong>von</strong> Schalung und Rüstung abzuleiten. Der Berechnungsvorschlag mussda<strong>bei</strong> den Anforderungen hinsichtlich des baupraktischen Einsatzes Rechnung tragen.Im Rahmen der Untersuchungen sollten hauptsächlich lotrechte Schalungen behandeltwerden, da diese überwiegend in der Praxis <strong>Verwendung</strong> finden. Daneben waren auch dieGrundlagen zu erar<strong>bei</strong>ten, welche Aussagen zum <strong>Frischbetondruck</strong> auf geneigteSchalungen ermöglichen.1.3 Prinzipielle VorgehensweiseDas Vorgehen zum Erreichen der gesetzten Ziele ist in Bild 1.1 zusammengefasst. Es istersichtlich, dass zur Entwicklung des Bemessungskonzeptes mehrere aufeinanderaufbauende Ar<strong>bei</strong>tsphasen erforderlich sind. Die Gliederung der vorliegenden Ar<strong>bei</strong>torientiert sich an der gewählten Vorgehensweise.In den nachfolgenden Ausführungen werden zunächst die bisher vorhandenenRegelwerke zum <strong>Frischbetondruck</strong> dargestellt und ein kurzer Überblick über diebaubetrieblichen Randbedingungen hinsichtlich der Schalungen und des <strong>Beton</strong>einbausgegeben. Des Weiteren werden die Anforderungen an den Baustoff Selbstverdichtender<strong>Beton</strong> und dessen Eigenschaften behandelt, wo<strong>bei</strong> der Schwerpunkt auf denFrischbetoneigenschaften liegt. Die bestehenden Berechnungsmodelle zur Bestimmungdes <strong>Frischbetondruck</strong>s werden analysiert und die Ergebnisse nationaler undinternationaler Aktivitäten zum <strong>Frischbetondruck</strong> <strong>bei</strong> SVB zusammenfassend präsentiert.Die Grundlage der experimentellen Untersuchungen bilden die in Kapitel 3 dargestelltenMessungen des <strong>Frischbetondruck</strong>s an hohen Bauteilen, aus deren Ergebnissen analytischeBerechnungsansätze entwickelt wurden. Um die Berechnungsmodelle zu konkretisierenund die Überführung in ein allgemeines Bemessungskonzept zu ermöglichen, warenumfangreiche Untersuchungen zu den Modelleingangsparametern erforderlich, wo<strong>bei</strong> dasMaterialverhalten des Selbstverdichtenden <strong>Beton</strong>s den Schwerpunkt bildete.Die Materialversuche gliedern sich in die Untersuchungen zur Reibung zwischenFrischbeton und Schalungsoberfläche sowie zwischen Frischbeton und Bewehrung. Fürdiese Versuche wurde eigens eine Prüfapparatur entwickelt, mit der auch dieUntersuchungen zum Seitendruck<strong>bei</strong>wert bzw. die Simulation eines <strong>Beton</strong>iervorgangs2