Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
6 Berechnungsvorschlag6.2 Maximaler Frischbetondruck auf Schalungen6.2.1 Berechnungskonzept für lotrechte SchalungenNachfolgend wird ein Konzept zur Bestimmung des Frischbetondrucks auf lotrechteSchalungen vorgestellt. Der als Bemessungswert anzusetzende maximaleHorizontaldruck σ h,max, d übersteigt entsprechend Gleichung (6.1) nicht die angegebenendrei rechnerischen Grenzwerte. Dies sind zum einen der hydrostatische Grenzwertσ h,max,1 ⋅ γ F1, der Grenzwert ohne Berücksichtigung der Silotheorie (vereinfachtesVerfahren) σ h,max,2 ⋅ γ F 2 und der Grenzwert unter Berücksichtigung der Silotheorie(genaueres Verfahren) σ h,max,3 ⋅ γ F3.σh,max,d= minh,max, 1h,max, 2h,max, 3⋅ γ⋅ γ⋅ γF1F 2F3Die charakteristischen Größen σ h,max, 1, σ h,max, 2 und σ h,max, 3 können mithilfe der in dennachfolgenden Kapiteln dargestellten Gleichungen ermittelt werden. Durchsicherheitstheoretische Untersuchungen ist eine Abschätzung der Teilsicherheitsbeiwerteγ F1, γ F 2 und γ F3möglich. Die entsprechenden Ergebnisse können Kapitel 6.6entnommen werden. Es ist zu bemerken, dass in Gleichung (6.1) aufgrund derunterschiedlichen Teilsicherheitsbeiwerte jeder der drei Grenzwerte bemessungsrelevantwerden kann.6.2.2 Hydrostatischer Grenzwertσσσ→ hydrostatischer Grenzwert(6.1)→ Erstarrung→ Erstarrung + SilowirkungDer hydrostatische Grenzwert basiert auf der Annahme, dass sich der Frischbeton in derSchalung wie eine Newton’sche Flüssigkeit ohne innere Reibung mit der Dichte desFrischbetons verhält. Die Basisvariablen des Modells sind die Frischbetonwichte γ c unddie planmäßige maximale Betonierhöhe H .σ 1 = γ ⋅ H(6.2)h,max,c6.2.3 Grenzwert nach dem vereinfachten Verfahren - Erstarrungsmodell ohneSilowirkungDas Erstarrungsmodell ohne Silowirkung basiert auf dem in Kapitel 5.2.3 gewähltenModell 1.Für SVB beschreibt Gleichung (6.3) den von der Betonierhöhe unabhängigen oberenGrenzwert des horizontalen Frischbetondrucks, wobei μ( t ) = 0 beträgt. Der totaleSeitendruckbeiwert λ tot, E stellt den in den Materialversuchen ermittelten 98%-Quantilwert von λ 0, 42 (aller Versuche mit SVB und Ablauftyp A1 und A3tot ,E =260
6 Berechnungsvorschlagentsprechend Kapitel 4) dar und entspricht näherungsweise dem aus der Funktion für λ ( t)nach Gleichung (5.24) abgeleiteten Wert λ tot ,E = 0, 41. Weitere Basisvariablen desModells sind die Betoniergeschwindigkeit v, die Frischbetonwichte γ c und das effektiveErstarrungsende t nach Gleichung (5.22).E, effσh,max, 2= λ= 0,42 ⋅ γ≥ 10tot,E⋅ γcc⋅ h⋅ v ⋅E= λ( t − Δt)Etot,E⋅ γc⋅ v ⋅tE,eff[kN/m²] (6.3)Entsprechend Gleichung (5.23) ist die Berechnung des maximalen Frischbetondrucksauch auf der Grundlage des Erstarrungsbeginns t A, KB und damit des zugehörigenGesamtseitendruckbeiwertes als 98%-Quantilwert λ 1, 0 möglich.tot ,A,KB =σh,max, 2= 0,42 ⋅ γ= λ= 10 , ⋅ γ≥ 10tot,A,KBcc⋅ v ⋅t⋅ v ⋅ 2,35⋅t⋅ γc⋅ v ⋅tA,KBA,KBA,KB[kN/m²] (6.4)Die den Erstarrungszeiten t E und t A, KB zugrunde liegende Frischbetontemperatur darfwährend des Ansteif- und Erstarrungsvorgangs nicht unterschritten werden. In denGleichungen (6.3) und (6.4) ist die Möglichkeit der Einwirkung geringer Erschütterungenbereits berücksichtigt. Bei der Gefahr von starken Erschütterungen bis zum Erreichen desErstarrungsendes des Betons sollten die Maximalwerte des Frischbetondrucks ummindestens 20 % erhöht werden. Ebenfalls sollte σ h,max, 2 um 20 % gesteigert werden,wenn die kleinste Bauteilabmessung 1 m übersteigt. Es ist jeweils nur einer der beidenErhöhungsfaktoren erforderlich, da sich Erschütterungen bei massigen Bauteilen nicht sostark auswirken wie bei schlanken Konstruktionen.σ >(6.5)h ,max, 2,dynoder σh,max,2,b1m≥ 1,20 ⋅ σh,max, 2Neben der Berechnung von λ tot über den in experimentellen Simulationen desBetonierprozesses erreichten maximalen Horizontaldruck ist auch eine allgemeineAbleitung von λ tot möglich, wenn der zeitliche Verlauf des Seitendruckbeiwertes λ ( t)bekannt ist bzw. anhand von Versuchen abgeleitet wurde. Die allgemeine Bedingung fürdas Erreichen des maximalen Horizontaldrucks zum Zeitpunkt t = t max ist:() tdσh(6.6)= 0dtUnter Vernachlässigung der Silowirkung gilt für SVB Gleichung (4.4) und damit (6.7)bzw. (6.8). In Bild 6.1 sind der Zusammenhang zwischen der Entwicklung desSeitendruckbeiwertes λ () t und dem maximalen Frischbetondruck bzw. Gleichung (6.8)261
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6 Berechnungsvorschlagentsprechend Kapitel 4) dar und entspricht näherungsweise dem aus der Funktion für λ ( t)nach Gleichung (5.24) abgeleiteten Wert λ tot ,E = 0, 41. Weitere Basisvariablen desModells sind die <strong>Beton</strong>iergeschwindigkeit v, die Frischbetonwichte γ c und das effektiveErstarrungsende t nach Gleichung (5.22).E, effσh,max, 2= λ= 0,42 ⋅ γ≥ 10tot,E⋅ γcc⋅ h⋅ v ⋅E= λ( t − Δt)Etot,E⋅ γc⋅ v ⋅tE,eff[kN/m²] (6.3)Entsprechend Gleichung (5.23) ist die Berechnung des maximalen <strong>Frischbetondruck</strong>sauch auf der Grundlage des Erstarrungsbeginns t A, KB und damit des zugehörigenGesamtseitendruck<strong>bei</strong>wertes als 98%-Quantilwert λ 1, 0 möglich.tot ,A,KB =σh,max, 2= 0,42 ⋅ γ= λ= 10 , ⋅ γ≥ 10tot,A,KBcc⋅ v ⋅t⋅ v ⋅ 2,35⋅t⋅ γc⋅ v ⋅tA,KBA,KBA,KB[kN/m²] (6.4)Die den Erstarrungszeiten t E und t A, KB zugrunde liegende Frischbetontemperatur darfwährend des Ansteif- und Erstarrungsvorgangs nicht unterschritten werden. In denGleichungen (6.3) und (6.4) ist die Möglichkeit der Einwirkung geringer Erschütterungenbereits berücksichtigt. Bei der Gefahr <strong>von</strong> starken Erschütterungen bis zum Erreichen desErstarrungsendes des <strong>Beton</strong>s sollten die Maximalwerte des <strong>Frischbetondruck</strong>s ummindestens 20 % erhöht werden. Ebenfalls sollte σ h,max, 2 um 20 % gesteigert werden,wenn die kleinste Bauteilabmessung 1 m übersteigt. Es ist jeweils nur einer der <strong>bei</strong>denErhöhungsfaktoren erforderlich, da sich Erschütterungen <strong>bei</strong> massigen Bauteilen nicht sostark auswirken wie <strong>bei</strong> schlanken Konstruktionen.σ >(6.5)h ,max, 2,dynoder σh,max,2,b1m≥ 1,20 ⋅ σh,max, 2Neben der Berechnung <strong>von</strong> λ tot über den in experimentellen Simulationen des<strong>Beton</strong>ierprozesses erreichten maximalen Horizontaldruck ist auch eine allgemeineAbleitung <strong>von</strong> λ tot möglich, wenn der zeitliche Verlauf des Seitendruck<strong>bei</strong>wertes λ ( t)bekannt ist bzw. anhand <strong>von</strong> Versuchen abgeleitet wurde. Die allgemeine Bedingung fürdas Erreichen des maximalen Horizontaldrucks zum Zeitpunkt t = t max ist:() tdσh(6.6)= 0dtUnter Vernachlässigung der Silowirkung gilt für SVB Gleichung (4.4) und damit (6.7)bzw. (6.8). In Bild 6.1 sind der Zusammenhang zwischen der Entwicklung desSeitendruck<strong>bei</strong>wertes λ () t und dem maximalen <strong>Frischbetondruck</strong> bzw. Gleichung (6.8)261