Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
5 BerechnungsansätzeSchalung beeinflusst wird. In der praktischen Anwendung kann ebenfalls nicht von einergleichmäßigen Verformungsfähigkeit der Schalungsoberflächen ausgegangen werden, dadie konstruktive Durchbildung von Schalung und Rüstung zu Auflagerbereichen mithoher bzw. niedriger Steifigkeit führt.Für weitere Betrachtungen werden die Tragelemente von Schalung und Rüstung zunächstin Primär- und Sekundärtragglied unterteilt. Das Primärtragglied befindet sich in derLasteinwirkungsebene (Schalbretter, Rahmen, Riegel). Das Sekundärtragglied stützt dieLasteinwirkungsebene, in verschiedenen Punkten verteilt, über die Schalungshöhe. ImFalle einer doppelhäuptigen Schalung stellen die Schalungsanker das Sekundärtragglieddar. Des Weiteren ist zu unterscheiden, ob Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeitoder zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit durchgeführt werden.Während des Betoniervorgangs baut sich infolge des Frischbetondrucks eineVorverformung im Primärtragglied (und auch im Sekundärtragglied) auf, vgl. Bild 5.26.Diese eingeprägte Vorverformung belastet auch nach dem Erstarren des Frischbetons dasGesamtsystem der Schalung, wenn die Vorverformung nicht durch ein Nachgeben desSekundärtraggliedes (z. B. durch zusätzliche Belastung oder Fließen des Stahls) abgebautwird (Fall 1). Der Abbau der Vorverformung ist in der Regel nur dann möglich, wenn dieVerformungsfähigkeit des Primärtraggliedes im Vergleich zum Sekundärtragglied geringist (Fall 2) oder bei sehr steifem Sekundär- und Primärtragglied die Vorverformung durchSchwinden des Betons abgebaut werden kann.Es stellt sich in jedem Fall ein Gleichgewicht zwischen der Verformung des Systems undder Belastung ein. Bei den Nachweisen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist zubeachten, dass der Abbau des Betondrucks ggf. nicht unbegrenzt möglich ist, da dieGrenzwerte der Verformung einzuhalten sind.Bild 5.26 zeigt anhand eines Beispiels die Auswirkung der Schalungssteifigkeit auf denVerlauf des horizontalen Frischbetondrucks. Im Gegensatz zu Fall 1 reduziert sich beiFall 2 der Horizontaldruck nach Erreichen des Erstarrungsendes auf einen sehr geringenWert.Zur genauen Verifizierung des Druckverlaufs über die Schalungshöhe in Abhängigkeitdes Verformungsverhaltens von Primär- und Sekundärtragglied wurden umfangreicheBerechnungen mit dem FE-Programm Sofistik auf Grundlage des in Kapitel 5.3vorgestellten Modells durchgeführt. Um die Einflüsse des Verformungsverhaltensgenauer untersuchen zu können, wurden das statische System, die Auflagersteifigkeitsowie die Querschnittswerte des Primärtraggliedes variiert. Des Weiteren wurdenzusätzliche Auflagerverschiebungen simuliert und es erfolgte eine Analyse des Einflussesder Betoniergeschwindigkeit.Hinsichtlich des statischen Systems wurden Durchlaufträger und gelenkig gelagertegekoppelte Systeme mit 1, 2 und 8 Feldern untersucht. Das Verhältnis der Gesamthöhe254
5 Berechnungsansätzeder Schalung zum Wert h E (Betonierhöhe bei Erstarrungsende) variierte zwischen 0,5bis 8,0. Die zusätzlichen Auflagerverschiebungen wurden stets nach dem Erreichen dermaximalen Betonierhöhe aufgebracht.Es zeigte sich ein signifikanter Einfluss des statischen Systems sowie derBetoniergeschwindigkeit (in Verbindung mit der Feldlänge) auf den Verlauf desHorizontaldrucks. Des Weiteren ergab sich ein signifikanter Einfluss derAuflagerverschiebungen auf den Frischbetondruck, wenn das Betonalter ca. 0 , 5⋅tEüberschritten hatte.Fall 1: Verformungsverlauf bei weichem Primärtragelementund starrem SekundärtraggliedFrischbetonspiegelFall 2: Verformungsverlauf bei starrem Primärtragelement undweichem SekundärtraggliedFrischbetonF ohE(Erstarrungsende)hydrostatischFall 1Fall 2erstarrt(Festbeton)F uMaximaldruck(Grenzfunktion)PrimärtraggliedF Fall 1 > F Fall2Sekundärtragglied(Rüstung)σ h,maxFrischbetondruck σ hBild 5.26:Druckverteilung in Abhängigkeit der SchalungssteifigkeitBild 5.27 zeigt typische Druckverläufe in Abhängigkeit des statischen Systems sowieeinen Vergleich mit den Angaben nach DIN 18218 (1980), wobei eine starre Lagerungdes Primärtraggliedes vorliegt und die maximalen Durchbiegungen im Feld s f , max zirka10 mm betragen.Während beim Einfeldträger nach dem Erstarrungsende des Betons aufgrund der geringeneingeprägten Vorverformung kein nennenswerter Druck mehr einwirkt, zeigen dieMehrfeldträger signifikante Belastungen im unteren Schalungsbereich. Beim 2-Feld-Durchlaufträger erhöhen sich sogar die Spannungen signifikant gegenüber denVergleichswerten des Maximaldrucks. Die Ursache liegt in der Bettung desSchalungsträgers auf dem bereits erstarrten Beton. Obwohl der Druck nicht aktiv wirkt,besteht ein nicht zu vernachlässigender Einfluss auf die Auflagerreaktionen bzw. dasSekundärtragglied (hier auf das Mittelauflager).255
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- Seite 322 und 323: 8 LiteraturverzeichnisKoschier, T.G
5 Berechnungsansätzeder Schalung zum Wert h E (<strong>Beton</strong>ierhöhe <strong>bei</strong> Erstarrungsende) variierte zwischen 0,5bis 8,0. Die zusätzlichen Auflagerverschiebungen wurden stets nach dem Erreichen dermaximalen <strong>Beton</strong>ierhöhe aufgebracht.Es zeigte sich ein signifikanter Einfluss des statischen Systems sowie der<strong>Beton</strong>iergeschwindigkeit (in Verbindung mit der Feldlänge) auf den Verlauf desHorizontaldrucks. Des Weiteren ergab sich ein signifikanter Einfluss derAuflagerverschiebungen auf den <strong>Frischbetondruck</strong>, wenn das <strong>Beton</strong>alter ca. 0 , 5⋅tEüberschritten hatte.Fall 1: Verformungsverlauf <strong>bei</strong> weichem Primärtragelementund starrem SekundärtraggliedFrischbetonspiegelFall 2: Verformungsverlauf <strong>bei</strong> starrem Primärtragelement undweichem SekundärtraggliedFrischbetonF ohE(Erstarrungsende)hydrostatischFall 1Fall 2erstarrt(Festbeton)F uMaximaldruck(Grenzfunktion)PrimärtraggliedF Fall 1 > F Fall2Sekundärtragglied(Rüstung)σ h,max<strong>Frischbetondruck</strong> σ hBild 5.26:Druckverteilung in Abhängigkeit der SchalungssteifigkeitBild 5.27 zeigt typische Druckverläufe in Abhängigkeit des statischen Systems sowieeinen Vergleich mit den Angaben nach DIN 18218 (1980), wo<strong>bei</strong> eine starre Lagerungdes Primärtraggliedes vorliegt und die maximalen Durchbiegungen im Feld s f , max zirka10 mm betragen.Während <strong>bei</strong>m Einfeldträger nach dem Erstarrungsende des <strong>Beton</strong>s aufgrund der geringeneingeprägten Vorverformung kein nennenswerter Druck mehr einwirkt, zeigen dieMehrfeldträger signifikante Belastungen im unteren Schalungsbereich. Beim 2-Feld-Durchlaufträger erhöhen sich sogar die Spannungen signifikant gegenüber denVergleichswerten des Maximaldrucks. Die Ursache liegt in der Bettung desSchalungsträgers auf dem bereits erstarrten <strong>Beton</strong>. Obwohl der Druck nicht aktiv wirkt,besteht ein nicht zu vernachlässigender Einfluss auf die Auflagerreaktionen bzw. dasSekundärtragglied (hier auf das Mittelauflager).255