Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
5 Berechnungsansätze5.5 Ergänzende Betrachtungen5.5.1 Einfluss des Einfüllprozesses auf den FrischbetondruckBeim Einfüllen des Frischbetons von oben mittels Pumpe oder Kübel wird das SystemFrischbeton und Schalung zusätzlich belastet. Die Einwirkung hat dabei sowohlstatischen als auch dynamischen Charakter. Die dynamische Einwirkung erfolgt durcheine Anregung der Bewehrung und der Schalung, insbesondere beim Einfüllen mittelsPumpe infolge der wechselnden Einfüllgeschwindigkeit (diskontinuierlicherVolumenstrom). Die statische Belastung wird insbesondere durch dieGeschwindigkeitsreduktion des Betons nach dem Erreichen der Oberfläche des Bauteilshervorgerufen (vgl. Bild 5.24).Die Ausgangsgeschwindigkeit v f 0 bei Betonierbeginn bei Betonieren mittels Kübel istnull, wird jedoch nachfolgend insbesondere vom Kübeltyp und den rheologischenEigenschaften des Betons bestimmt. Demgegenüber weist der Beton beim Einfüllenmittels Pumpe eine Geschwindigkeit auf, die insbesondere von der Einbauleistung derBetonpumpe abhängt. Beispielsweise beträgt bei einer Fördermenge von 56 m³/h undeinem Durchmesser der Förderleitung von 10 cm die Fördergeschwindigkeitv f 0 = 2,0 m/s.Die Gesamtgeschwindigkeit am Betonspiegel v f 1 des Bauteils berechnet sich unterVernachlässigung des Luftwiderstandes nach Gleichung (5.45).2v f 1 = v f 0 + 2 ⋅ h f 0 ⋅ g(5.45)Beträgt die freie Einfüllhöhe beispielsweise h f 0 = 3 m, erhöht sich dieFallgeschwindigkeit des Betons mit g = 9, 81 m/s² auf v f 1 = 7,9 m/s. DieseGeschwindigkeitszunahme bedingt allerdings eine Verringerung der Querschnittsflächedes Betonstrahls oder ein Abreißen des Betons.Die Reduzierung der Geschwindigkeit des Frischbetons in der Schalung erfolgt durchUmwandlung der kinetischen Energie des Frischbetons E kin durch dieScherbeanspruchungen im Frischbeton. Eine höhere Scherspannung sowie eine höhereSchergeschwindigkeit führen dabei zu einer höheren Energieadsorption. Dies beeinflusstdie Abklinglänge h f 1 (vgl. Bild 5.24).Em= (5.46)22kin ⋅ v f 1250
5 BerechnungsansätzeBei Annahme einer linearen Abminderung der Geschwindigkeit über die Abklinglängeh f 1 errechnet sich die einwirkende Vertikalkraft F v, f prinzipiell nach:Fv,f2v f 12 ⋅ h f 1= m ⋅ a = m ⋅(5.47)Die Berücksichtigung der Masse des Frischbetons m im betrachteten Zeitabschnitt nach(5.48) führt zur einwirkenden Vertikalkraft nach Gleichung (5.49).m = m ⋅ Δt=⎛ 2 ⋅ h( ) ⎜ f 1v f 0 ⋅ A f 0 ⋅ ρc⋅⎟ ⎝v f 1 ⎠m = Massestrom ⋅ zugehörige Zeit⎞(5.48)Fv,f= v⋅ A⋅ρ⋅v= m ⋅vf 0 f 0 c f 1 f 1(5.49)Fördereinrichtung (Schlauch, Kübel)mit Öffnungsfläche A f 0Frischbetonstromv f 0h f 0v f 1Beton in BewegungΔ σ h,f 1h f 1Δ σ h, f 1Vertikaldruck =Horizontaldruck(vereinfachte Annahme)Druckverlauf fürl eff = konst.Beton in RuheF v, fhydrostatischerBetondruckl effσBild 5.24:Prinzipielle Darstellung der Auswirkungen des Einfüllprozesses auf denFrischbetondruckDies bedeutet, dass die einwirkende Vertikalkraft infolge des Einfüllvorgangs F v, funabhängig von der Abklinglänge innerhalb der Schalung h f 1 ist und lediglich durch denMassestrom m sowie die Einfüllgeschwindigkeit v f 1 beeinflusst wird. In demgewählten Beispiel ergäbe sich eine Vertikalkraft infolge des Einfüllprozesses von≈ 0,kN .F , fv 3251
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- Seite 318 und 319: 8 LiteraturverzeichnisBillberg, P.
5 BerechnungsansätzeBei Annahme einer linearen Abminderung der Geschwindigkeit über die Abklinglängeh f 1 errechnet sich die einwirkende Vertikalkraft F v, f prinzipiell nach:Fv,f2v f 12 ⋅ h f 1= m ⋅ a = m ⋅(5.47)Die Berücksichtigung der Masse des Frischbetons m im betrachteten Zeitabschnitt nach(5.48) führt zur einwirkenden Vertikalkraft nach Gleichung (5.49).m = m ⋅ Δt=⎛ 2 ⋅ h( ) ⎜ f 1v f 0 ⋅ A f 0 ⋅ ρc⋅⎟ ⎝v f 1 ⎠m = Massestrom ⋅ zugehörige Zeit⎞(5.48)Fv,f= v⋅ A⋅ρ⋅v= m ⋅vf 0 f 0 c f 1 f 1(5.49)Fördereinrichtung (Schlauch, Kübel)mit Öffnungsfläche A f 0Frischbetonstromv f 0h f 0v f 1<strong>Beton</strong> in BewegungΔ σ h,f 1h f 1Δ σ h, f 1Vertikaldruck =Horizontaldruck(vereinfachte Annahme)Druckverlauf fürl eff = konst.<strong>Beton</strong> in RuheF v, fhydrostatischer<strong>Beton</strong>druckl effσBild 5.24:Prinzipielle Darstellung der Auswirkungen des Einfüllprozesses auf den<strong>Frischbetondruck</strong>Dies bedeutet, dass die einwirkende Vertikalkraft infolge des Einfüllvorgangs F v, funabhängig <strong>von</strong> der Abklinglänge innerhalb der Schalung h f 1 ist und lediglich durch denMassestrom m sowie die Einfüllgeschwindigkeit v f 1 beeinflusst wird. In demgewählten Beispiel ergäbe sich eine Vertikalkraft infolge des Einfüllprozesses <strong>von</strong>≈ 0,kN .F , fv 3251