Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
5 Berechnungsansätzedσdtv+ σv⋅ λUAUA() t ⋅ μ() t ⋅ ⋅ v = γ ⋅ v − c () t ⋅ ⋅ vcw(5.13)Deren Lösung nach Lagrange führt zu:σv() t=γc⋅ v ⋅t∫0⎛⎜1−c⎝w() teU ⎞⋅ ⎟ ⋅ eA ⎠tUv⋅⋅ λ( t ) ⋅μ( t ) ⋅dtA∫Uv⋅⋅ λ( t ) ⋅μ( t ) ⋅dtA∫0⋅ dt + σv0(5.14)und der Horizontaldruck schließlich zu:σUtv⋅⋅ ( t ) ( t ) dtU A∫ λ ⋅μ ⋅⎛ ⎞γ c ⋅ v ⋅∫⎜1−cw() t ⋅ ⎟ ⋅ e⋅ dt + σv0A0⎝ ⎠h () t = σv() t ⋅ λ()t =⋅ λtUv⋅⋅ ( t ) ( t ) dtA∫ λ ⋅μ ⋅e0() t(5.15)Modellvorstellung 2Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Horizontaldrucks σ h besteht darin, nichtdie Vertikalspannungen, sondern direkt die Horizontalspannungen über dieSchalungshöhe zu integrieren, wobei ein Zuwachs der Vertikalspannungsinkremente dσ vstets einen Zuwachs der Horizontalspannung dσ h mit folgendem Zusammenhangbewirkt:() tdσ d ˆh = σv⋅ λ(5.16)Der Parameter ˆλ () t entspricht prinzipiell dem Wert λ ( t)aus Modellvorstellung 1. Mitdem Ansatz nach Gleichung (5.16) wird davon ausgegangen, dass eine im Betonaufgebaute horizontale Vorspannung (bzw. der Spannungsanteil) auch bei einer weiterenSchalungsverformung nicht mehr verringert werden kann. Diese Vorgehensweiseentspricht prinzipiell der in Kapitel 2.6.4 vorgestellten Modellvorstellung A. Bei einerrechnerischen Reduzierung der Vertikalspannungsinkremente infolge Wandreibung(Silowirkung) vermindern sich jedoch bei dem vorliegenden Modell dieHorizontalspannungen. Unter Ansatz der Gleichungen (5.3), (5.4), (5.5) sowie (5.16)ergibt sich das Kräftegleichgewicht am Scheibenelement nach Gleichung (5.17) und dieDifferentialgleichung für σ nach Gleichung (5.18).h⎛ dσh⎞A ⋅ σv() t + γ c ⋅ A ⋅ dt ⋅ v = A ⋅ ⎜v () t ⎟σ + + σ () t U dt vˆh ⋅ μ ⋅ ⋅ ⋅() t(5.17)⎝ λ ⎠220
5 Berechnungsansätzedσdth+ σh⋅ μUA() t ⋅ λˆ() t ⋅ ⋅ v = γ ⋅ v ⋅ λˆ() tc(5.18)Der Lösungsansatz nach Lagrange führt zum horizontalen Frischbetondruck nachGleichung (5.19).σh() t=γct() teUv⋅⋅ λ ˆ ( t ) ⋅μ(t ) ⋅dtA∫⋅ v ⋅ ˆ∫ λ ⋅ e⋅ dt + σh00 (5.19)tUv⋅⋅ ˆ∫ λ( t ) ⋅μ(t ) ⋅dtA 0Für die Randbedingung, dass die Horizontalspannungen an der oberen Betonoberflächenull sind, folgt σ h 0 = 0 . Ein typischer Verlauf des Horizontaldrucks ist in Bild 5.2dargestellt. Es ist zu bemerken, dass die Berechnung des Frischbetondrucks nachDIN 18218 (1980) auf dem beschriebenen Prinzip der Integration derHorizontalspannungen basiert, der Siloeffekt jedoch vernachlässigt wird ( μ = 0 ).Frischbetonspiegelerstarrt(Festbeton)FrischbetonhEhλˆμ1,0σ h,maxhydrostatischerVerlaufσ hσBild 5.2: Möglicher Verlauf der Horizontalspannungen nach der Modellvorstellung 2Die rechnerische Vertikalspannung nach dem Modell 2 ergibt sich unter derRandbedingung σh 0 = σv0= 0 nach der folgenden Beziehung:σvUA() t = γ ⋅ v ⋅ t − v ⋅ ⋅ σ () t ⋅μ() t ⋅ dtct∫0h(5.20)Es wird in dieser Gleichung der hydrostatische Frischbetondruck γ c ⋅v⋅tdurch den ausder Wandreibung τ w = σh⋅μ()t resultierenden Vertikalspannungsanteil vermindert.Durch diesen Ansatz können die rechnerischen Vertikalspannungen niedriger ausfallenals die Horizontalspannungen, womit λ ( t)= σh / σvin diesen Fällen auch Werte größer1,0 annimmt.221
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5 Berechnungsansätzedσdth+ σh⋅ μUA() t ⋅ λˆ() t ⋅ ⋅ v = γ ⋅ v ⋅ λˆ() tc(5.18)Der Lösungsansatz nach Lagrange führt zum horizontalen <strong>Frischbetondruck</strong> nachGleichung (5.19).σh() t=γct() teUv⋅⋅ λ ˆ ( t ) ⋅μ(t ) ⋅dtA∫⋅ v ⋅ ˆ∫ λ ⋅ e⋅ dt + σh00 (5.19)tUv⋅⋅ ˆ∫ λ( t ) ⋅μ(t ) ⋅dtA 0Für die Randbedingung, dass die Horizontalspannungen an der oberen <strong>Beton</strong>oberflächenull sind, folgt σ h 0 = 0 . Ein typischer Verlauf des Horizontaldrucks ist in Bild 5.2dargestellt. Es ist zu bemerken, dass die Berechnung des <strong>Frischbetondruck</strong>s nachDIN 18218 (1980) auf dem beschriebenen Prinzip der Integration derHorizontalspannungen basiert, der Siloeffekt jedoch vernachlässigt wird ( μ = 0 ).Frischbetonspiegelerstarrt(Festbeton)FrischbetonhEhλˆμ1,0σ h,maxhydrostatischerVerlaufσ hσBild 5.2: Möglicher Verlauf der Horizontalspannungen nach der Modellvorstellung 2Die rechnerische Vertikalspannung nach dem Modell 2 ergibt sich unter derRandbedingung σh 0 = σv0= 0 nach der folgenden Beziehung:σvUA() t = γ ⋅ v ⋅ t − v ⋅ ⋅ σ () t ⋅μ() t ⋅ dtct∫0h(5.20)Es wird in dieser Gleichung der hydrostatische <strong>Frischbetondruck</strong> γ c ⋅v⋅tdurch den ausder Wandreibung τ w = σh⋅μ()t resultierenden Vertikalspannungsanteil vermindert.Durch diesen Ansatz können die rechnerischen Vertikalspannungen niedriger ausfallenals die Horizontalspannungen, womit λ ( t)= σh / σvin diesen Fällen auch Werte größer1,0 annimmt.221