Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
2 Stand der TechnikDie Gleichung (2.57) zur Bestimmung des Horizontaldrucks erhält man durch einfacheUmformung der Gleichungen (2.52) und (2.53) aus Gleichung (2.56). Für sehr hoheSchalungen h → ∞ gilt der Grenzwert nach Gleichung (2.58) bzw. (2.59).⎡ U⋅μ⋅λγ ⋅ − ⋅h⎤c Aσ = ⎢ − A ⎥h 1 eU ⋅ μ ⎢ ⎥⎣ ⎦(2.57)γ c ⋅ Aσh ,max =U ⋅ μ(2.58)γ c ⋅ bσh ,max = für Wände2 ⋅ μ(2.59)b) Anwendung der Silotheorie nach Böhm (1929)Bereits Böhm (1929) stellte einen Berechnungsansatz für nicht gerüttelten Fließbeton vor,welcher auf der „Silotheorie“ basiert. Der seinerzeit eingesetzte „Gussbeton“ entspricht inetwa der heutigen Konsistenzklasse F4 bis F5 nach DIN EN 206-1 (2001), lediglich ohneBetonzusatzmittel. Als Reibungsbeiwert μ wird nach Böhm (1929) μ = tan ϕ'angesetztmit ϕ ' = ϕ / 2 , d.h. mit dem Tangens des halben Winkels der inneren Reibung ϕ . Dabeigilt nach Noack (1919) für „geschmeidigen“ Gussbeton ϕ = 15 ° und für „gesetzten“Beton ϕ = 25 ° . Die Erhöhung des Reibungswinkels bzw. der Steifigkeit des Frischbetonserfolgt nach Böhm (1929) durch das Absetzen der festen Bestandteile und gleichzeitigerWasserabsonderung im Ruhezustand.Das Horizontallastverhältnis bzw. der Seitendruckbeiwert λ errechnet sich nach Böhmzu λ = tan²(45° − ϕ / 2 ) . Für „geschmeidigen“ Fließbeton mit γ c = 25 kN/m³ ergäbesich bei Verwendung von Gleichung (2.59) der maximale Frischbetondruck zu:25 ⋅ Aσh,max== 190 ⋅U ⋅tan(15°/ 2 )c) Anwendung der Silotheorie nach Vanhove (2001)AU[kN/m²] (2.60)Vanhove (2001) wendet Gleichung (2.57) für Selbstverdichtenden Beton an. ZumZeitpunkt des Einbringens ist von einem Horizontallastverhältnis mit annäherndλ( t = 0 ) = 1 auszugehen. Damit ergibt sich die Gleichung (2.61) zur Bestimmung desHorizontaldrucks.σhmitC d= σv⎡ U⋅μγ ⋅ − ⋅h⎤c A= C ⋅ ⎢ − Ad 1 e ⎥(2.61)U ⋅μ ⎢ ⎥⎣ ⎦Erhöhungsfaktor wird in erster Näherung mit 1,5 angesetzt.74
2 Stand der TechnikDer von Vanhove (2001) verwendete Erhöhungsfaktor C d [eingeführt für granulareMischungen von Safarian (1969)] soll dabei den dynamischen Einfluss und den Aufbauder Schalung berücksichtigen.Zur Bestimmung des Reibungsbeiwertes μ wurden von Vanhove (2001)Materialversuche (Reibungsversuche) durchgeführt. Beim Wandreibungswinkel μ wurdezwischen dem statischen Wert bzw. der Haftreibung μ h und dem dynamischen Wertbzw. der Gleitreibung μ g unterschieden. Die Beiwerte wurden an einem SVB mit einemSetzfließmaß von 70 cm in Abhängigkeit der Normalspannungen40 kN/m² ≤ σ n ≤ 400 kN/m² ermittelt. Als Schalungsoberfläche diente ein glattesStahlblech mit den Rauigkeitskenngrößen R a = 0,3 µm und R t = 2,3 µm nach DIN EN ISO4287 (1998). Es ergaben sich die Reibungsbeiwerte zu 0 , 02 ≤ μh ≤ 0,04 und0 , 017 ≤ μ g ≤ 0,02 , wobei bei höheren Spannungen kleinere Reibungsbeiwerte auftraten.Nach Graubner et al. (2006) können bei Verwendung unterschiedlicherSelbstverdichtender Betone die Reibungskoeffizienten sehr stark variieren. Somit ist eineallgemeine Berechnung des Frischbetondrucks nach Gleichung (2.61) nicht möglich.d) Berücksichtigung der KohäsionWird bei der Berechnung des Frischbetondrucks die Kohäsion c wzwischen Beton undSchalungsoberfläche explizit berücksichtigt, ergibt sich die Wandreibung zuτw= μ ⋅ σσvh=+ cγcwund Gleichung (2.56) erweitert sich zu:⋅ A − cwλ ⋅U⋅μ⋅UMit λ( t = 0 ) = 1 gilt für den Horizontaldruck damit:σhγ=c⋅ A − cU ⋅μw⋅U⎡ U⋅μ⋅λ− ⋅h⎤⎢1 − e A ⎥(2.62)⎢ ⎥⎣ ⎦⎡ U⋅μ− ⋅h⎤⎢1 − e A ⎥(2.63)⎢ ⎥⎣ ⎦2.6.6 Ansatz nach der Silotheorie unter Berücksichtigung der zeitabhängigenReibung über rheologische KennwerteOvarlez&Roussel (2006) entwickelten ein Modell zur Berechnung desFrischbetondrucks, welches ebenfalls auf der Silotheorie basiert. Im Gegensatz zu denVerfahren im vorherigen Kapitel 2.6.5 wird das zeitabhängige Verhalten desReibungswiderstandes zwischen dem Frischbeton und der Schalungswand berücksichtigt.Ausgegangen wird von einem lastunabhängigen Reibungswiderstand, welcher derFließgrenze des Betons entspricht τ w( t) = τ0( t). Der zeitliche Verlauf des Widerstandeswird linear angenommen, wobei der Faktor A den Anstieg des Widerstandes im Laufethix75
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2 Stand der TechnikDie Gleichung (2.57) zur Bestimmung des Horizontaldrucks erhält man durch einfacheUmformung der Gleichungen (2.52) und (2.53) aus Gleichung (2.56). Für sehr hoheSchalungen h → ∞ gilt der Grenzwert nach Gleichung (2.58) bzw. (2.59).⎡ U⋅μ⋅λγ ⋅ − ⋅h⎤c Aσ = ⎢ − A ⎥h 1 eU ⋅ μ ⎢ ⎥⎣ ⎦(2.57)γ c ⋅ Aσh ,max =U ⋅ μ(2.58)γ c ⋅ bσh ,max = für Wände2 ⋅ μ(2.59)b) Anwendung der Silotheorie nach Böhm (1929)Bereits Böhm (1929) stellte einen Berechnungsansatz für nicht gerüttelten Fließbeton vor,welcher auf der „Silotheorie“ basiert. Der seinerzeit eingesetzte „Gussbeton“ entspricht inetwa der heutigen Konsistenzklasse F4 bis F5 nach DIN EN 206-1 (2001), lediglich ohne<strong>Beton</strong>zusatzmittel. Als Reibungs<strong>bei</strong>wert μ wird nach Böhm (1929) μ = tan ϕ'angesetztmit ϕ ' = ϕ / 2 , d.h. mit dem Tangens des halben Winkels der inneren Reibung ϕ . Da<strong>bei</strong>gilt nach Noack (1919) für „geschmeidigen“ Gussbeton ϕ = 15 ° und für „gesetzten“<strong>Beton</strong> ϕ = 25 ° . Die Erhöhung des Reibungswinkels bzw. der Steifigkeit des Frischbetonserfolgt nach Böhm (1929) durch das Absetzen der festen Bestandteile und gleichzeitigerWasserabsonderung im Ruhezustand.Das Horizontallastverhältnis bzw. der Seitendruck<strong>bei</strong>wert λ errechnet sich nach Böhmzu λ = tan²(45° − ϕ / 2 ) . Für „geschmeidigen“ Fließbeton mit γ c = 25 kN/m³ ergäbesich <strong>bei</strong> <strong>Verwendung</strong> <strong>von</strong> Gleichung (2.59) der maximale <strong>Frischbetondruck</strong> zu:25 ⋅ Aσh,max== 190 ⋅U ⋅tan(15°/ 2 )c) Anwendung der Silotheorie nach Vanhove (2001)AU[kN/m²] (2.60)Vanhove (2001) wendet Gleichung (2.57) für Selbstverdichtenden <strong>Beton</strong> an. ZumZeitpunkt des Einbringens ist <strong>von</strong> einem Horizontallastverhältnis mit annäherndλ( t = 0 ) = 1 auszugehen. Damit ergibt sich die Gleichung (2.61) zur Bestimmung desHorizontaldrucks.σhmitC d= σv⎡ U⋅μγ ⋅ − ⋅h⎤c A= C ⋅ ⎢ − Ad 1 e ⎥(2.61)U ⋅μ ⎢ ⎥⎣ ⎦Erhöhungsfaktor wird in erster Näherung mit 1,5 angesetzt.74