spannkrafteinleitung bei hochfesten selbstverdichtenden betonen

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SPANNKRAFTEINLEITUNG BEI HOCHFESTENSELBSTVERDICHTENDEN BETONENMIT SEHR HOHER FRÜHFESTIGKEITPRETENSIONING OF HIGH STRENGTHSELF-COMPACTING CONCRETE IN EARLY AGECarl-Alexander Graubner, Tilo ProskeZUSAMMENFASSUNGEs wurden Versuche zum Verbundverhalten von Spannstählen im sofortigen Verbunddurchgeführt, um die Eignung hochfester selbstverdichtende Betone mit hoherFrühfestigkeit zu verifizieren. Die Prüfungen zum Verbundverhalten umfassten Auszugsalsauch Spannkrafteinleitungsversuche, wobei die Verbundspannungen, dieÜbertragungslänge, die Rissbildung und das Verbundkriechen Gegenstand derBetrachtung waren. Bei den Spannkrafteinleitungsversuchen zeigte sich, dass die Gefahrder Spaltrissbildung bei SVB insgesamt nicht höher ist als bei Rüttelbetonbauteilen.Weiterhin war festzustellen, dass die Übertragungslängen bei den untersuchtenSelbstverdichtenden Betonen bei einer Betondeckung mit 2,5-fachemSpannstahldurchmesser signifikant geringere Werte aufweisen als nach DIN 1045-1 fürden jeweiligen Bemessungsfall anzusetzen sind.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung bei hochfesten selbstverdichtendenBetonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html

SPANNKRAFTEINLEITUNG BEI HOCHFESTENSELBSTVERDICHTENDEN BETONENMIT SEHR HOHER FRÜHFESTIGKEITPRETENSIONING OF HIGH STRENGTHSELF-COMPACTING CONCRETE IN EARLY AGECarl-Alexander Graubner, Tilo ProskeZUSAMMENFASSUNGEs wurden Versuche zum Verbundverhalten von Spannstählen im sofortigen Verbunddurchgeführt, um die Eignung hochfester selbstverdichtende Betone mit hoherFrühfestigkeit zu verifizieren. Die Prüfungen zum Verbundverhalten umfassten Auszugsalsauch Spannkrafteinleitungsversuche, wo<strong>bei</strong> die Verbundspannungen, dieÜbertragungslänge, die Rissbildung und das Verbundkriechen Gegenstand derBetrachtung waren. Bei den Spannkrafteinleitungsversuchen zeigte sich, dass die Gefahrder Spaltrissbildung <strong>bei</strong> SVB insgesamt nicht höher ist als <strong>bei</strong> Rüttelbetonbauteilen.Weiterhin war festzustellen, dass die Übertragungslängen <strong>bei</strong> den untersuchtenSelbstverdichtenden Betonen <strong>bei</strong> einer Betondeckung mit 2,5-fachemSpannstahldurchmesser signifikant geringere Werte aufweisen als nach DIN 1045-1 fürden jeweiligen Bemessungsfall anzusetzen sind.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


2/33ENGLISCH-ABSTRACTInvestigations concerning the bond behaviour of prestressed strands in early age selfcompactingconcrete were carried out at the Institute of Concrete Structures andMaterials. The investigations were performed within the research project “Developmentof High-Strength Early Age Self-Compacting Concrete for Prestressed ConcreteStructures” supported by AiF. The studies included pull-out and transmission tests onthree different self-compacting concretes. Additionally one self-compacting fibberconcrete and two normal concretes have been investigated. Subject of interest were thebond stress, the transmission length, the cracking and the time dependent behaviour.Used were 7-wire strands St 1570/1770 (d p = 0,5” =12 mm). The pretensioning forcewas applied 16 hours, 2 days and 28 days after casting. The transmission length wastested on seven beams with different concrete cover. Firstly it was found that the splitcracking risk of SCC is almost equal to normal vibrated concrete. The minimum concretecover c = 2,5 d p according to DIN 1045-1 was sufficient in any case. Partially no crackshave been observed reducing the concrete cover down to c = 2,0 d p . It was observed thatthe higher the concrete strength the higher the risk of cracking and the length of thecrack because of the overproportionate increasing of the splitting stresses by the Hoyer-Effect.Having a concrete cover of c = 2,5 . d p it was found that the transmission length directlyafter the pretensioning is approximately 45 % of the characteristic value according toDIN 1045-1. Because of the time dependent behaviour (creep) the transmission length isincreasing on app. 55 % (extrapolated) of the DIN 1045-1 value at the time t = ∞ .It is assumed that the bond stress is generally underestimated using DIN 1045-1 for thecalculation oft the transmission length l bp . Also for normal concrete the normative bondstress seems very low compared to own and published measurements. The bond valuesaccording to DIN 1045-1 are save if the pretension is acting advantageous. If thepretensioning force is acting disadvantageous the design value of the transmission lengthl bpd should be reduced to 50 % of the code value. At the time t = ∞ approximately 55-60% of the DIN 1045-1 design values of l bpd can be assumed.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


3/331. EINFÜHRUNGDie Übertragungs- als auch die Verankerungslänge stellen wichtige Parameter für dieBemessung von Spannbetonbauteilen mit Spanngliedern im sofortigen Verbund dar. Da<strong>bei</strong>ist zur Vermeidung von Rissen infolge von Spaltzugkräften eine Mindestbetondeckungerforderlich. Spaltzugrisse führen zu einer unerwünschten Vergrößerung der ÜbertagungsundVerankerungslänge. Im Rahmen eines von der Ar<strong>bei</strong>tsgemeinschaft industriellerForschungsvereinigungen “Otto von Guericke“ geförderten Forschungsvorhabens“Anwendungsorientierte Entwicklung von hochfestem Selbstverdichtendem Beton mithoher Frühfestigkeit zur Herstellung von Bauteilen mit sofortigem Verbund“ wurden amInstitut für Massivbau der TU Darmstadt Versuche zum Verbundverhalten vonSpannstählen durchgeführt, um die Eignung der entwickelten <strong>selbstverdichtenden</strong> Betonezu verifizieren.Bisherige Ar<strong>bei</strong>ten zum Verbundverhalten zwischen Spannstahl und Rüttel<strong>betonen</strong> mithoher Druckfestigkeit liegen von Hegger/Nitsch [1] und Kupfer [2] vor. DasVerbundverhalten zwischen Spannstahl und selbstverdichtendem Beton haben unterAnderem Hegger/Kommer [3] und Serna [4] untersucht. Jedoch waren hier<strong>bei</strong> keine<strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong> Betone Gegenstand der Betrachtung.Die einzelnen Anteile der Verbundwirkung <strong>bei</strong> Spannkrafteinleitung im sofortigenVerbund sind der Haftverbund, der Scherverbund und der Reibungsverbund. Bei Litzenund Drähten überwiegt der Haft und Reibungsverbund, wo<strong>bei</strong> Letzterer erst nach einerRelativverschiebung wirksam wird.Das Verbundverhalten von vorgespannten Spannstählen mit sofortigem Verbund wirdentscheidend beeinflusst durch:- die Art der Spannstahloberfläche- die Betondeckung- den Hoyer-Effekt (siehe )- die RissbildungProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


4/33Bei der Krafteinleitung von Spanngliedern sind nach DIN 1045-1 [6] folgende dreicharakterisierende Längen zu unterscheiden:l bp die Übertragungslänge, über die die Spannkraft P o eines Spanngliedes imsofortigen Verbund voll auf den Beton übertragen wirdl p,eff die Eintragungslänge, innerhalb der die Betonspannung in eine lineare Verteilungüber den Querschnitt eingehtl ba die Verankerungslänge, innerhalb der die maximale Spanngliedkraft imGrenzzustand der Tragfähigkeit vollständig verankert wirdBei der Überprüfung der Eignung von Selbstverdichtendem Beton hinsichtlich derKrafteinleitung wurde es als ausreichend angesehen, lediglich den Einfluss auf dieÜbertragungslänge zu untersuchen. Von der Übertragungslänge kann direkt auf dieEintragungslänge geschlossen werden (DIN 1045-1, Abschnitt 8.7.6(8)). Ebenfalls stehtdie Übertragungslänge bzw. die wirkende Verbundspannung in direktem Zusammenhangmit der Verankerungslänge. Hier<strong>bei</strong> ist zu bemerken, dass Selbstverdichtende Betone imAllgemeinen höhere relative Betonzugspannungen aufweisen als Rüttelbeton.Die Übertragungslänge l bp(DIN 1045-1) nach DIN 1045-1 [6] ist folgendermaßen definiert:lbp( DIN1045−1)= α1Ap⋅π ⋅ dp⋅fσbppm0⋅ η1(1)Da<strong>bei</strong> sind:A p Nenndurchmesser der Litze oder des Dratesα 1 1,0 <strong>bei</strong> stufenweisem Eintragen der Vorspannkraft1,25 <strong>bei</strong> schlagartigem Eintragen der Vorspannkraftd p der Nenndurchmesser der Litze oder Drahtesσ pm0 die Spannung im Spannstahl nach der Spannkraftübertragung auf den Betonη 1 1,0 für NormalbetonDie als konstant über die Übertragungslänge wirkende Verbundspannung f bp kann fürLitzen mit A p ≤ 150 mm²aus Tabelle 1 entnommen werden.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


5/33TatsächlicheBetondruckfestigkeit <strong>bei</strong> derSpannkraftübertragung f cmj(Mittelwert derZylinderdruckfestigkeit)Litzen und profilierteDrähteVerbundspannungGerippte Drähte[N/mm²] [N/mm²] [N/mm²]25 2,9 3,830 3,3 4,335 3,7 4,840 4,0 5,245 4,3 5,650 4,6 6,060 5,0 6,570 5,3 6,980 5,5 7,2≥ 90 5,7 7,4Tabelle 1: Verbundspannung f bp (Mittelwerte) in der Übertragungslänge von Litzenund Drähten im sofortigen Verbund in Abhängigkeit von derBetondruckfestigkeit zum Zeitpunkt der Spannkraftübertragung nach DIN1045-1, Tabelle 7Das Verbundverhalten innerhalb der Übertragungslänge l bp wird insbesondere durch denso genannten Hoyer-Effekt beeinflusst. Durch die Querschnittsvergrößerung desSpannstahls infolge seiner Verkürzung <strong>bei</strong>m Umspannen entstehen Querpressungen an derSpannstahloberfläche (siehe Bild 1). Diese Querpressungen erhöhen dieVerbundspannungen. Die in Tabelle 1 angegebenen Werte setzen die volle Wirkung desHoyer-Effektes voraus. Außerhalb der Übertragungslänge oder <strong>bei</strong> Rissbildung innerhalbder Übertragungslänge muss nach DIN 1045-1 die Verbundspannung <strong>bei</strong> Litzen um 50%und <strong>bei</strong> gerippten Drähten um 30% vermindert werden.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


6/33QuerdehnungEndschlupfQuerpressungσ pm0.A pSpanngliedBild 1:Schematische Darstellung des Hoyer-EffektesDer Bemessungswert der Übertragungslänge <strong>bei</strong> ungünstiger Wirkung der Vorspannkraft,l bpd beträgt nach DIN 1045-1, Abschnitt 8.7.6(6) 0,8 l bp und <strong>bei</strong> günstiger Wirkung 1,2 l bp.Die zur Einleitung der Vorspannkraft für Litzen erforderliche Mindestbetondeckung cbeträgt nach DIN 1045-1, Abschnitt 6.3(4) c = 2,5 d p , mit d p als Nenndurchmesser derLitze.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


7/332. VERSUCHSPROGRAMMDie Prüfungen zum Verbundverhalten umfassten Auszugs- als auchSpannkrafteinleitungsversuche, wo<strong>bei</strong> die Verbundspannungen, die Übertragungslänge, dieRissbildung und das Verbundkriechen Gegenstand der Betrachtung waren.Die Spannkrafteinleitungsversuche erfolgten in Anlehnung an [5] und wurden an den inTabelle 2 dargestellten Betonen bzw. Balken durchgeführt. Um vergleichendeBetrachtungen anstellen zu können, fanden die Untersuchungen zunächst an denStandard<strong>betonen</strong> SVB-B1, SVB-B2 sowie SVB-C statt. Die Vorspannung wurde hier<strong>bei</strong>zum angestrebten Vorspannzeitpunkt von 16 h eingeleitet.An einem weiteren Balken mit der Rezeptur SVB-B1 wurde zusätzlich überprüft, ob zurSpannkrafteinleitung eine reduzierte Betondeckung von lediglich c = 2,0 d p bzw. 1,5 d pausreichend ist. Die Überprüfung der Spannkrafteinleitung zum Zeitpunkt von 48h und28d erfolgte an zwei Balken mit der Rezeptur SVB-B1 <strong>bei</strong> einer Betondeckung von c = 2,0d p bzw. 2,0 d p und 2,5 d p .An einem Balkenende des Bauteils B1b wurde der Beton SVB-B1 unter Einstellung einer„plastischen Konsistenz“ (Variation der Fließmittelmenge) eingebaut und mittelsInnenvibratoren verdichtet. Somit ist exemplarisch eine Einschätzung des Einflusses derRüttelwirkung gegeben. Ebenfalls wurde ein Beton mit reduziertem Leimgehalt, welchernicht ganz selbstverdichtende Eigenschaften erreichte, untersucht. Die zugehörigeMischungsrezeptur RB-B1* ist in Tabelle 3 dargestellt.Des Weiteren wurde am Beton FB-B1 exemplarisch der Einfluss von Stahlfasernuntersucht. Verwendung fanden, für Hochleistungsbetone geeignete, Fasern derLeistungsklasse 80/35.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


8/33Beton(sieheTabelle 2)Eintragung derVorspannungBeton-Beton-Betondeckungdeckung deckungc = 2,5 d pc = 2,0 d p c = 1,5 d pZeitpunkt der Vorspannung (Balkennummer)SVB-B116 h 28 d 16 h 40 h 28 d 16 hX (B1) X (B1c) X (B1a) X (B1b) X (B1c) X (B1a)SVB-B2X (B2) -- - - -SVB-CRB-B1SVB-B1*SVFB-B1sofortiger Verbund(Litzen 0,5“)X (C) - - - - -- - - X (B1b) - -X (B1*) - - - - -X (B1d) - - - - -Tabelle 2:Übersicht der Spannkrafteinleitungsversuche, Zeitpunkt der Lasteinleitungund Betondeckung; (-) Bezeichnung des BalkensVerwendete Betone und SpannstahlDie Mischungszusammensetzung der verwendeten Betone kann Tabelle 3 entnommenwerden. Die Betone SVB-B1, SVB-B2 und SVB-C wurden im Rahmen desForschungsvorhabens von Dipl.-Ing. Thomas Adam, Institut für Massivbau der TUDarmstadt, Fachgebiet Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie, Prof. Dr.-Ing. P. Grübl,entwickelt.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


9/33[kg/m³]Mischung SVB-B1 SVB-B2 SVB-C RB-B1 SVB-B1* SVFB-B1ZementCEM II 52,5 A/S R 536 536 546 536 470 536SFA (Flugasche) 60 0 0 60 0 60KSM (Kalksteinmehl) 0 60 0 0 0 0Sand 0/2 883 894 918 883 770 883Kies 2/8 361 366 375,5 361 480 361Kies 8/16 361 366 375,5 361 530 361Wasser 173,6 166,5 169,3 173,6 150,4 173,6Fließmittel FM 20 5,36 5,36 5,46 4,0 6,3 5,36Stahlfasern „Dramix“80/35 40V leim [l/m³] 367 360 345 367 308 377m Mehlkorm [kg/m³] 600 600 550 600 470 596Konsistenzklasse SVB SVB SVB F2 F6-SVB SVBTabelle 3:MischungszusammensetzungAls Spannstahl fanden Spannlitzen aus 7 glatten Einteldrähten der Firma „nedri Spanstaalbv“ (Coilnummer 28071, Schmelze Nr. 50752) mit einem Nenndurchmesser von 0,5“(12,5 mm) Verwendung. Der Spannstahl der Festigkeit St 1570/1770 weist sehr niedrigeRelaxation auf.Spannkraft und BalkengeometrieIm Querschnitt erfolgte die Anordnung von jeweils 2 Spanngliedern. Die Betondeckungwurde zunächst entsprechend DIN 1045-1 [6] c = 2,5 d p festgelegt und nachfolgendmodifiziert. Die Querschnittsabmessungen ergaben sich in Anlehnung an [5] aus dermaximalen Spannstahlspannung im Spannbett nach DIN 1045-1 von max p 0 = 1350N/mm² sowie der maximal zulässigen Betondruckspannung <strong>bei</strong> großem Einfluss derKriechverformungen nach DIN 1045-1 von f c,c = 0,45 . f c .Die Geometrie der Standardbalken B1, B2 und C ist in Bild 2 dargestellt. Eine Übersichtder Querschnitte aller Versuchsbalken gibt Bild 3. Alle Balken haben eine Länge von 1 m.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


10/33Grundriss BalkenBalkenende 1 Balkenende 2168,52 Litzen 0,5“St1570/1770250Ansicht Balken7,52 Litzen 0,5“St 1570/1770Querschnitt Balken163,75 8,5 3,75250[cm]7,5Spannstahl (Litzen) d p = 1,25 cmBild 2:Geometrie der hergestellten Standardbalken zur Spannkrafteinleitung(Balken B1, B2, C)Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


11/33Balkenende 1 Balkenende 2Balken B1, B2, Cd pc 2SVB-B1, B2, CSVB-B1, B2, Cc17,5c 1 =c 2 =2,5d p7,5c 1 =c 2 =2,5d p1616Balken B1aSVB-B1SVB-B1166,2c 1 =c 2 =2,0d p165,0c 1 =1,5d pc 2 =2,0d pBalken B1b166,2SVB-B1c 1 =c 2 =2,0d p166,2RB-B1c 1 =c 2 =2,0d p(Rüttelbeton)Balken B1c7,5SVB-B1c 1 =c 2 =2,5d p6,2SVB-B1c 1 =c 2 =2,0d1614,7Balken B1d167,5SVFB-B1c 1 =c 2 =2,5d p(Faserbeton)167,5SVB-B1*c 1 =c 2 =2,5d pBild 3:Querschnittsgeometrie aller BalkenProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


12/33Versuchsaufbau und VersuchsdurchführungIn Bild 4 (A und B) ist der Versuchsaufbau der Spannkrafteinleitungsversuche schematischdargestellt. Zu erkennen ist, dass jedem Spannglied eine Presse (1) zugewiesen ist. Durchdie zusätzliche Anordnung je einer Kraftmessdose am Spanngliedende (2) konnte einegezielte Lasteinleitung in die Spannglieder sichergestellt werden. Der Zeitraum zwischendem Vorspannen im Spannbett bzw. dem Betonierzeitpunkt bis zur Spannkrafteinleitungbetrug zwischen 16 Stunden und 28 Tagen. Da die Pressen und das erforderliche Aggregatnicht darauf ausgelegt sind, in diesem Zeitraum unter Last zu stehen, erfolgte einezwischenzeitliche Verkeilung der Spannglieder auf der Pressenseite (3). Aufgrund derSpannkraftverluste <strong>bei</strong>m temporären Verkeilen von ca. 10% wurden die Spannlitzenentsprechend überspannt.Nach dem Einbringen des Betons und dem Erreichen der Zielfestigkeit des Betons nachTabelle 4 erfolgte das wiederholte Anfahren der Presse bis zum Erreichen derursprünglichen Spannbettkraft. Danach konnten die Keile (3) gelöst und die Vorspannungaufgebracht werden. Die Vorspannung wurde in 10 Lastschritten im zeitlichen Abstandvon ca. 1 min in den Balken eingeleitet.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


13/33Systemskizze des VersuchsaufbausA: Phase des Vorspannens im Spannbett bzw. der Lasteinleitung in den BalkenPressen2 KMD Spannglieder 0,5“3Verkeilung während desBetonierens und Erhärtens 1VerkeilungSchalung und BalkenSpannrahmenSpanngliedlänge je 470 bzw. 540 cmSpannrichtungB: Zustand während des Betonierens und ErhärtensPressen2 KMD Spannglieder 0,5“3Verkeilung während desBetonierens und Erhärtens 1VerkeilungSchalung und BalkenSpannrahmenSpanngliedlänge je 470 bzw. 540 cmSpannrichtungBild 4:Systemskizze des Versuchsaufbaus zur SpannkrafteinleitungProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


14/33Bild 5: Links: gesamter Versuchsaufbau, Schalung und Spannrahmen inklusiveeingebauter SpannstähleRechts: Pressenanordnung und ZwischenverankerungenDie Betondruckfestigkeit wurde kontinuierlich bis zum Erreichen der Sollfestigkeitüberprüft. Zur Kontrolle erfolgte zusätzlich die Bestimmung der 28 TageBetondruckfestigkeit.BauteilBetondruckfestigkeit zumZeitpunkt der Vorspannungf c,cube(150) [N/mm²]Zeitpunkt desVorspannensB1 60,4 14hB2 59,5 14hC 60,4 14hB1a 54,5 17hB1b (RB) 68,8 (63,9) 40hB1c 90 28dB1d 65 16hTabelle 4:Betondruckfestigkeit <strong>bei</strong> Einleitung der VorspannkraftProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


15/33Während der Spannkrafteinleitung erfolgte die kontinuierliche Messung derBetondehnungen. Wie aus Bild 6 ersichtlich wurden dazu insgesamt 18 Wegaufnehmer miteiner Basislänge von 10 cm an den Seitenwänden der Bauteile angebracht. Da<strong>bei</strong> befandensich 10 Messpunkte am linken Balkenende, 2 in Balkenmitte und 6 Messpunkte am rechtenBalkenende. Aus den Messwerten der jeweils sich gegenüber befindlichen Messstellenerrechnet sich die mittlere Dehnung. Zusätzlich zu den Betondehnungen wurde der Schlupfzwischen den Spannstahlenden und der Stirnfläche des Balkens bestimmt.24 Stunden nach Spannkrafteinleitung wurden die Wegaufnehmer entfernt und neueMesspunkte für die Bestimmung der Betondehnungen nach 6 und 27 Tagen (nachSpannkrafteinleitung) gesetzt. Die Lage der Messstellen und die Basislänge entsprachda<strong>bei</strong> den Messpunkten <strong>bei</strong> der Spannkrafteinleitung. Die Bestimmung der Längen bzw.der Längenänderung erfolgte mittels Setzungsdehnungsmesser.Grundriss168,5 (9,7)10aBalkenende 1 Balkenende 25Wegaufnehmer Betondehnungen51a 2a 3a 4a 5a 6a 5c 3c 1c10cWegaufnehmerSchlupf1b 2b 3b 4b 5b6b5d 3d 1d15 15 15 15 6565 30 30250[cm]Bild 6:Messpunkte (Wegaufnehmer) an Versuchsbalken B1, B2, CZur Kontrolle der mittels Wegaufnehmern bestimmten Verformungen erfolgte dieAnordnung von zusätzlichen Messstellen (1e bis 6 e) auf der Oberseite des Balkens. DieMessungen mittels Setzungsdehnungsmesser an geklebten Messmarken wurden direkt vorder Lasteinleitung sowie 30 Minuten, 2h, 5 Tage und 28 Tage nach Lasteinleitungdurchgeführt.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


16/33Bild 7:links: Balken B1b nach Ausschalenrechts: Anordnung der Wegaufnehmer an Balkenende a/bSchwindkörperUm den Einfluss des Schwindens auf die Spannkraftübertragung zu ermitteln, wurdenzusätzlich zum Spannbetonbalken je zwei unbewehrte Prismen mit gleichenQuerschnittsabmessungen und einer Länge von 70 cm betoniert. An ihnen erfolgte anjeweils 2 Messstellen die Bestimmung der Dehnungen infolge Schwinden mittelsSetzungsdehnungsmesser.Berechnung der Übertragungslänge aus der BetondehnungslinieNach [5] ist die, aus der Betondehnungslinie abgeleitete, Übertragungslänge mite = 1,35⋅e80%definiert. Der Wert e 80 % beschreibt die Länge vom Prüfkörperende bis zu demQuerschnitt an dem 80% der Vorspannkraft eingeleitet sind bzw. 80% des mittlerenHöchstwertes der Längsdehnung erreicht werden (vgl. Bild 13). Der Wert e kann mit derÜbertragungslänge l bp gleichgesetzt werden.lbpe = 1,35⋅e80%= (2)Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


17/333. VERSUCHSERGEBNISSEBild 8 zeigt alle planmäßig hergestellten Versuchsbalken. Zu erkennen sind dieunterschiedlichen Querschnittsabmessungen.Bild 8:Hergestellte Balken B1, B2, C, B1a, B1b, B1c, B1d, v.l.n.r.Ein Überblick über die an den Balkenköpfen aufgetretene Rissbildung infolgeSpaltzugbeanspruchung durch die Spannkrafteinleitung geben Tabelle 5 und Bild 9. Da<strong>bei</strong>sind die Lage und die Breite der aufgetretenen Risse in Bild 9 dargestellt.Es ist ersichtlich, dass alle, mit den <strong>selbstverdichtenden</strong> Standard<strong>betonen</strong> (SVB-B1, B2,C), hergestellten Bauteile keine sichtbaren Risse an den Balkenköpfen aufwiesen, wenn dieBetondeckung c = 2,5d p beträgt (Grenzwert nach DIN 1045-1). Bei der Reduzierung derBetondeckung auf c = 2,0d p waren <strong>bei</strong> einer Betondruckfestigkeit von ca. 55 N/mm² keineRisse erkennbar. Erst <strong>bei</strong> einer Betondruckfestigkeit von f c,cube > 65 N/mm² erfolgte einedeutliche Rissbildung. Dieses Verhalten ist damit zu erklären, dass <strong>bei</strong> einer Erhöhung derDruckfestigkeit die Spaltzugkräfte überproportional zur Zugfestigkeit ansteigen und somitdie Gefahr der Rissbildung steigt. Bei einer Reduzierung der Betondeckung auf c = 1,5d pist stets mit Rissbildung zu rechnen.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


18/33BetonEintragung derBetondeckungc = 2,5 d pBetondeckungc = 2,0 d pBeton-deckungc = 1,5 d pVorspannungZeitpunkt der Vorspannung14-18 h 28 d 14-18 h 40 h 28 d 14-18 hSVB-B10 0 0 Riss Riss RissSVB-B20 -- - - -SVB-CRB-B1SVB-B1*SVFB-B1sofortiger Verbund(Litzen 0,5“)0 - - - - -- - - Riss - -Riss - - - - -0 - - - - -0 = keine, bzw. keine sichtbaren RisseRiss = deutlich sichtbare Rissbildung am BalkenkopfTabelle 5: Rissbildung am BalkenkopfDas verstärkte Auftreten der Risse mit Zunahme des Betonalters ist mit derSteifigkeitsentwicklung sowie der Zunahme der Verbundspannungen zu erklären. Infolgeder Steifigkeitserhöhung erhöht sich der Hoyer-Effekt und somit auch dieSpaltzugspannung überproportional.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


Balkenende 1Balkenende 219/33Balken B1, B2, CRezeptur SVB-B1, B2, Cc 1 =c 2 =2,5d pf c,cube ca. 60 N/mm² (14h)dc 2c 1 =c 2 =2,5d pf c,cube ca. 60 N/mm² (14h)Rezeptur SVB-B1, B2, C7,57,5c11616Balken B1aRezeptur SVB-B1Rezeptur SVB-B1c 1 =c 2 =2,0d p16f c,cube = 54,5 N/mm² (17h)c 1 =1,5d pc 2 =2,0d pf c,cube = 54,5 N/mm² (17h)-0,35- (75) -9,0- (93)6,255,016-0,05- -7,0- (173)Balken B1bRezeptur SVB-B1c 1 =c 2 =2,0d pf c,cube = 68,6 N/mm² (40h)Rezeptur RB-B1 (Rüttelbeton)c 1 =c 2 =2,0d pf c,cube = 63,9 N/mm² (40h)-0,05--0,35- (45)-0,2--0,55- (60)-0,35- (38)-0,05-16-0,075-6,25-0,05--0,65- (66)-0,2- 16 -0,05-6,25Legende siehe Bild 3 bBild 9a:Rissverlauf an den Stirnflächen der Balken B1, B2, C, B1a, B1bProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


20/33Balken B1cRezeptur SVB-B1c 1 =c 2 =2,5d pf c,cube = 92,9 N/mm² (28d)Rezeptur SVB-B1c 1 =c 2 =2,0d pf c,cube = 92,9 N/mm² (28d)-0,3- (48)-0,3- (47)7,56,2516-0,15- (7)14,75-0,05-Balken B1dRezeptur SVFB-B1 (Stahlfaserbeton)c 1 =c 2 =2,5d pf c,cube = 61,7 N/mm² (18h)Rezeptur SVB-B1* (nahezu selbstverdichtend)c 1 =c 2 =2,5d pf c,cube = 58,4 N/mm² (18h)7,5-0,1- (24)7,51616Legende:Riss dringt nicht, bzw. nicht erkennbar, bis zur Bauteiloberfläche vor, w < 0,05 mmRiss dringt bis zur Bauteiloberfläche vor w ≤ 1,0 mmRiss dringt bis zur Bauteiloberfläche vor w > 1,0 mmBeschriftung der Risse: -maximal Rissbreite in [mm]- (Risslänge auf Bauteiloberseite in [cm])Querschnittsabmessungen in [cm]Bild 10b:Rissverlauf an den Stirnflächen der Balken B1c und B1dProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


21/33In Bild 11 ist der Verlauf der gemessenen Betondehnungen über die Bauteillänge währendund nach der Spannkrafteinleitung exemplarisch für den Balken B1 (SVB-B1) dargestellt.Ersichtlich sind die Dehnungen sowohl während des Umspannens als auch einen Tag,sechs und 27 Tagen nach Umspannen. Weiterhin ist zu erkennen, dass <strong>bei</strong> einerLasterhöhung immer größere Längen erforderlich werden, um die Vorspannkraftvollständig einzutragen (bzw. konstante Dehnungen zu erreichen).Bild 11:Verlauf der Betondehnungen über die Bauteillänge während desUmspannens 1 Tag, 6 Tage und 27 Tage nach dem Umspannen am BalkenB1 (abzüglich der Schwinddehnungen)In Bild 12 ist der Einfluss der Rissbildung auf den Spannungsverlauf im Balkendargestellt. Der erste Riss bildet sich <strong>bei</strong> einer eingetragenen Vorspannung (je Spannglied)von ca. 97,8 kN, der Riss am zweiten Spannglied <strong>bei</strong> 111,6 kN. Ersichtlich ist derDehnungsabfall nach dem Auftreten des ersten Risses, infolge der Verringerung deraufnehmbaren Verbundspannung. Damit erhöht sich folgerichtig die Übertragungslänge.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


22/33Bild 12:Einfluss der Rissbildung auf den Spannungsverlauf im Balken B1b (SVB-B1)Zur Ermittlung der Übertragungslänge wurden die Betondehnungen, abzüglich derSchwinddehnungen (sichere Seite), direkt nach Spannkrafteinleitung (t = 0), 27 Tage undggf. 100 Tage nach Spannkrafteinleitung (t = 27 bzw. 100) zu Grunde gelegt. Diegrafische Ermittlung der Übertragungslänge l bp(t=27) veranschaulicht Bild 13. Es ist zubeachten, dass die Dehnungen die Kriechverformungen infolge der Betondruckspannungen<strong>bei</strong>nhalten. Die im Versuch ermittelten Übertragungslängen l bp(t) sind in Bild 14 grafischaufbereitet. Eine Zusammenfassung, der Ergebnisse sowie ein Vergleich mit denRechenwerten nach DIN 1045-1 (l bp(DIN1045-1) ) auf Grundlage der tatsächlichenSpannstahlspannungen enthält Tabelle 6.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


23/33l bp(mess) = 1,35 . e 80= 1,35 . 23 cm= 31 cmBild 13:Ermittlung der Übertragungslänge l bp(t=27) am Balken B2Bild 14:Im Versuch an SVB ermittelte Übertragungslängen l bp(t) und Vergleich mitVersuchen von Hegger/Nitsch [1] an RüttelbetonProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


24/33Es ist ersichtlich, dass zwischen den untersuchten Standard<strong>betonen</strong> SVB-B1, B2 und C miteiner Betondeckung von c = 2,5 d p keine signifikanten Unterschiede auftraten. Der SVB-B2 weist mit l bp(t=0) = 28 cm lediglich eine etwas geringere Übertragungslänge auf. Bei derSpannkrafteinleitung nach 28 Tagen ergibt sich jedoch eine deutliche Reduzierung vonl bp(t=0) . Eine Verringerung der Betondeckung auf c = 2,0 d p führte grundsätzlich zu einerVergrößerung der Übertragungslänge. Zum Vorspannzeitpunkt von ca. 16 h traten nochkeine Spaltrisse auf. Im Gegensatz dazu vergrößerten die aufgetretenen Spaltrisse <strong>bei</strong>einem Vorspannzeitpunkt 40 h und 28 Tagen die Übertragungslänge überproportional. Mitder Zunahme des Vorspannzeitpunktes erhöhten sich sowohl die absoluteÜbertragungslänge als auch die auf DIN 1045-1 bezogene Übertragungslänge. Bei einerweiteren Reduzierung der Betondeckung auf c = 1,5 d p konnte keine Eintragungslängeermittelt werden, da der Querschnitt über den gesamten vorgesehenen Balkenabschnittaufriss.Bei der Veränderung der Konsistenz und Einsatzes mechanischer Verdichtung anstelle vonSVB war festzustellen (<strong>bei</strong> einer Betondeckung von c = 2,0 d p ), dass die Erstrissbildung zueinem früheren Zeitpunkt als <strong>bei</strong> SVB erfolgt und sich die Eintragungslänge signifikantvergrößerte. Durch den Einsatz von Stahlfasern (SVFB) änderte sich dieÜbertragungslänge gegenüber dem SVB-B1 nicht signifikant. Da sich die Verar<strong>bei</strong>tbarkeitals nicht optimal darstellte, sollte für den tatsächlichen Baustelleneinsatz dieMischungszusammensetzung etwas modifiziert bzw. das Leim- und Mörtelvolumengeringfügig erhöht werden. Bei einer Reduzierung des Mehlkorngehaltes (Mischung SVB-B1*) erhöhte sich ebenfalls infolge der Rissbildung die Eintragungslänge gegenüber SVB-B1.Ein Vergleich der ermittelten Übertragungslängen mit den Versuchsergebnissen vonHegger/Nitsch [1] an Rüttel<strong>betonen</strong> zeigt, <strong>bei</strong> einem relativen Vergleich (Interpolationüber die Betondruckfestigkeit), die sehr gute Übereinstimmung der Werte. Da<strong>bei</strong> ist zubeachten, dass <strong>bei</strong> Hegger/Nitsch eine günstigere Betondeckung von 3d p vorlag.Die Übertragungslänge 27 Tage nach Vorspannen l bp(t=27) betrug cirka 110-120 % derÜbertragungslänge l bp(t=0) direkt nach Ablassen der Vorspannkraft und erhöhte sich nach100 Tagen leicht auf cirka 115-125 % (vgl. Tabelle 6). Diese Erhöhung derÜbertragungslänge wird durch das in Bild 15 grafisch dargestellte Verbundkriechenhervorgerufen. Es ist da<strong>bei</strong> jedoch zu beachten, dass der Basiswert e 80 zu Ermittlung derProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


25/33Übertragungslänge aufgrund der Spannungsumlagerung im System überproportional zurtatsächlich vorhandenen Übertragungslänge l bp ansteigt und daher die Werte l bp(t=27) etwaszu groß sein können.l bp = e 80 *1,35 (Definition)e 80 (t=0)e 80 (t=∞)Balkenkopft = 0t = ∞BetondehnungεcBeton0,8 εcmεcmτSpannstahlSpannstahlschlupf s (t = 0)Spannstahlschlupf s (t = ∞)VerbundspannungτSpannstahlschlupfsxeingeleitete SpannkraftxPm0= ∫ τ ( x ) ⋅ dBetondehnungPmoεc=A ⋅ Eccp⋅Π ⋅ dxBild 15:Vergleich von Verbundspannung, Betondehnung und Spannstahlschlupf zumZeitpunkt t = 0 und t = ∞ nach SpannkrafteinleitungProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


26/33BetonZeitpunktnachSpannkrafteinleitungIm Versuch nach [5] ermittelte Übertragungslänge sofort, 27 Tage und100 Tage nach Spannkrafteinleitung l bp(t) [cm](l bp(t) / l bp(DIN 1045-1) )Betondeckungc = 2,5 d pBetondeckungc = 2,0 d pZeitpunkt der VorspannungBetondeckungc = 1,5 d p14-18 h 28 d 14-18 h 40 h 28 d 14-18 hSVB-B1 sofort 28 (0,44) 16 (0,30) 45 (0,67) 58 (0,97) 66*(1,24) n.b.*t = 27 d 33 (0,51) 22 (0,40) 48 (0,72) 66* (1,10) 70* (1,32) n.b.*t = 100 d 34 (0,53) 24 (0,43) 51 (0,76) 69* (1,15) 73*(1,37) -SVB-B2 sofort 24 (0,38) -- - - -t = 27 d 31 (0,48) - - - - -t = 100 d 32 (0,52) - - - - -SVB-C sofort 28 (0,44) - - - - -t = 27 d 32 (0,50) - - - - -t = 100 d 34 (0,52)RB-B1 sofort - - - 104* (1,74) - -t = 27 d - - - 117* (1,97) - -t = 100 d - - - - - -SVB-B1* sofort 57*(0,89) - - - - -t = 27 d 90* (1,43) - - - - -t = 100 d - - - - - -SVFB-B1 sofort 28 (0,44) - - - - -t = 27 d 30 (0,47) - - - - -t = 100 d 31 (0,49) - - - - -* An den Balkenköpfen trat Rissbildung infolge der Spaltzugkräfte parallel zumSpanngliedverlauf auf.n.b. Die Übertragungslänge ist nicht bestimmbar.Tabelle 6:Ermittelte Übertragungslänge sofort, 27 Tage und 100 Tage nachVorspannung und Vergleich mit den rechnerischen Mittelwerten nach DIN1045-1Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


27/33Die Auswirkungen des zeitabhängigen Schlupfes nach 100 Tagen bis zum Zeitpunkt t = ∞wurden mit Hilfe der in Phase 2 gemessenen Kriechverformungen in Verbindung mit denAngaben zum Kriechen in DIN 1045-1 überschlägig berechnet. Danach ergibt sich zumZeitpunkt t = ∞ eine Übertragungslänge <strong>bei</strong> Vorspannung nach 16 h von maximal ca. l bp(t =∞) = l bp(t=100) * 1,1 und <strong>bei</strong> Vorspannung nach 28 Tagen l bp(t = ∞) = l bp(t=100) * 1,15.Bild 16 und Bild 17 zeigen einen Vergleich der gemessenen Übertragungslängen l bp sowieder Messwerte nach Hegger/Nitsch [1] und Hegger/Kommer [3] mit den Rechenwertennach DIN 1045-1 [6] und prEN 1992-1-1 [7] sofort und 100 Tage nachSpannkrafteinleitung. Bei einer Betondeckung von c = 2,5 d p geben die Normen auf Grundder enthaltenen Sicherheitselemente vergleichsweise hohe Übertragungslängen an. Es istweiterhin ersichtlich, dass die rechnerische Übertragungslänge nach DIN 1045-1 mitzunehmender Betondruckfestigkeit weniger stark abnimmt als nach prEN 1992-1-1.Bild 16:Vergleich der gemessenen Übertragungslängen l bp mit den Werten nach DIN1045-1 [6] und prEN 1992-1-1 [7] in Abhängigkeit der Betondruckfestigkeitsofort nach SpannkrafteinleitungProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


28/33Bild 17:Vergleich der gemessenen Übertragungslängen l bp mit den Werten nach DIN1045-1 [6] und prEN 1992-1-1 [7] in Abhängigkeit der Betondruckfestigkeit100 Tage nach SpannkrafteinleitungDie <strong>bei</strong> den Auszugsversuchen (ohne vorherige Vorspannung) festgestelltenVerbundspannungen können [8] entnommen werden. Es zeigte sich, dass die gemessenWerte in etwas den Angaben nach DIN 1045-1, Tabelle 7 [6] entsprechen. Es ist jedoch zubeachten, dass <strong>bei</strong> den Auszugsversuchen die günstige Wirkung des Hoyer-Effektes nichtvorhanden ist.Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Übertragungslängen <strong>bei</strong> den untersuchtenSelbstverdichtenden Betonen mit einer Betondeckung von 2,5 d p sofort nach Einleitung derVorspannung lediglich rund 45 % der Mittelwerte nach DIN 1045-1 betragen. ZumZeitpunkt t = ∞ erreichen die extrapolierten Werte infolge Verbundkriechens noch ca.55 % des Normwertes. Die Vorspannung wird also auf einer wesentlich kleineren Längeals in DIN 1045-1 angegeben eingeleitet.Es besteht die Vermutung, dass die Verbundwirkung <strong>bei</strong> der Berechnung derÜbertragungslänge l bp für <strong>hochfesten</strong> Beton nach DIN 1045-1 generell unterschätzt wird,dies gilt damit auch für Bauteile aus Rüttelbeton. Auch der in [1] vorgebrachte Einwandeiner notwendigen Abminderung der Verbundspannungen <strong>bei</strong> einer Vorspannung zu einemspäteren Zeitpunkt als 24 h nach Herstellung erscheint nicht gerechtfertigt.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


29/33Der Bemessungswert der Übertragungslänge l bpd <strong>bei</strong> ungünstiger Wirkung derVorspannkraft beträgt nach DIN 1045-1 lediglich 80 % des Mittelwertes mit l bpd = 0,8 l bp .Daher sollte <strong>bei</strong> Verwendung von SVB kurz nach Einleitung der Vorspannkraft derBemessungswert der Übertragungslänge nach Gleichung (3) angepasst, d.h. um nochmals50 % abgemindert werden.Bei einer günstigen Wirkung der Vorspannkraft liegt man mit der Annahme von l bpd = 1,2l bp auf der sicheren Seite. Die Annahme einer 50-prozentigen Abminderung nachGleichung (4) müsste noch einer allgemeinen Überprüfung unterzogen werden. Hier<strong>bei</strong> istinsbesondere die Streuung der Messergebnisse zu berücksichtigen.l bpd(SVB) = 0,8 . 0,5l bp = 0,4 l bp(<strong>bei</strong> ungünstiger Wirkung der Vorspannkraft kurz nach Spannkrafteinleitung)(3)l bpd(SVB) = 1,2 . 0,5l bp = 0,6 l bp(<strong>bei</strong> günstiger Wirkung der Vorspannkraft kurz nach Spannkrafteinleitung)mit: l bp nach DIN 1045-1, Gleichung 54.(4)Zum Zeitpunkt t = ∞ beträgt der Mittelwert der Übertragungslänge näherungsweise 55-60% der Normwerte.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


30/334. ZUSAMMENFASSUNGAnhand der Versuche zeigte sich, dass selbstverdichtender Beton mit sehr hoherFrühfestigkeit zur der Spannkrafteinleitung im sofortigen Verbund sehr gut geeignet ist.Es wurde festgestellt, dass die nach DIBt-Mitteilung (IfBt 6/1980) ermittelteÜbertragungslänge l bp <strong>bei</strong> den untersuchten Selbstverdichtenden Betonen <strong>bei</strong> einerBetondeckung von c = 2,5 . d p sofort nach Einleitung der Vorspannung lediglich rund 45 %der Rechenwerte nach DIN 1045-1 beträgt. Die Einleitung der Vorspannung erfolgtdemnach auf einer wesentlich kleineren Länge als in DIN 1045-1 angegeben.Es besteht die Vermutung, dass die Verbundwirkung <strong>bei</strong> der Berechnung derÜbertragungslänge l bp in DIN 1045-1 generell unterschätzt wird. Wirkt die Vorspannkraftim Bauteil günstig, liegen die Werte nach DIN 1045-1 daher auf der sicheren Seite. Beiungünstiger Wirkung der Vorspannung sollte <strong>bei</strong> Verwendung von SVB derBemessungswert der Übertragungslänge l bpd nach DIN 1045-1 (kurz nach Einleitung derVorspannung) jedoch um ca. 50 % abgemindert werden. Zum Zeitpunkt t = ∞ kann für l bpdvon 55-60 % der Normwerte ausgegangen werden.Bei den Spannkrafteinleitungsversuchen zeigte sich, dass die Gefahr der Spaltrissbildung<strong>bei</strong> SVB insgesamt nicht höher ist als <strong>bei</strong> Rüttelbetonbauteilen. Die Mindestbetondeckung<strong>bei</strong> Spannlitzen nach DIN 1045-1 von c = 2,5 . d p stellte sich in jedem Fall als ausreichenddar.Selbst <strong>bei</strong> einer Reduzierung auf c = 2,0 . d p traten nicht an allen Bauteilen Spaltrisse auf,wo<strong>bei</strong> <strong>bei</strong> einer erhöhten Betondruckfestigkeit infolge überproportional großerSpaltzugkräfte die Gefahr der Rissbildung bzw. die Risslänge zunimmt. Daher sindhinsichtlich der erforderlichen Betondeckung zur Einleitung der Vorspannung <strong>bei</strong>Verwendung von SVB, nach derzeitigem Erkenntnisstand keine von DIN 1045-1abweichenden Regelungen erforderlich.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


31/335. DANKSAGUNGDas Forschungsvorhaben wurde in dankenswerter Weise vom Deutschen Beton- undBautechnik-Verein E.V. (DBV) über die Ar<strong>bei</strong>tsgemeinschaft industriellerForschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) mit Mitteln desBundesministeriums für Wirtschaft und Ar<strong>bei</strong>t gefördert.Bei der Durchführung der Analysen und Versuche erhielten wir von der Firma DyckerhoffAG sowie der STEAG AG große Unterstützung. Die Zusammenar<strong>bei</strong>t wurde durch HerrnDr.-Ing. Hornung und durch Herrn Dr. Lichtmann gewährleistet.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


32/336. LITERATUR[1] Heger, J.; Nitsch, A.: Verbundverankerungen in hochfestem Beton. Betonwerk +Fertigeil-Technik, Heft 1, Bauverlag, Wiesbaden, 1999.[2] Kupfer, H.: Verbund von Spannstahl im Verbund (Vorspannung im sofortigemVerbund). Forschungsbericht, Technische Universität München, 1987.[3] Hegger, J.; Kommer, B.: Pretensioning in Self-Consolidating Concrete. In:Proceedings of “The Second North American Conference on the Design and Use ofSelf-Consolidating Concrete and the Fourth International RILEM Symposium on Self– Compacting Concrete, Chicago, USA: 446-452.[4] Serna, R. P. et al: Bond Characteristics of Prestressed Strands in Self-CompactingConcrete. In: Proceedings of “The Third International Symposium” of Self –Compacting – Concrete, RILEM Publications S.A.R.L, Reykjavik, Iceland, 2003:684-691.[5] DIBt: Richtlinie für die Prüfung von Spannstählen auf ihre Eignung zur Verankerungim sofortigen Verbund: Mitteilungen IfBt 6/1980.[6] DIN 1045-1: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessungund Konstruktion, Juli, 2001.[7] prEN 1992-1-1: Design of Concrete Structures, Part 1-1, General Rules and Rules forBuildings. Final Draft, December, 2003.[8] Graubner, C.-A.; Grübl, P.; Adam, T.; Proske, T.; Rühl, M.: AnwendungsorientierteEntwicklung von hochfestem Selbstverdichtenden Beton mit sehr hoherFrühfestigkeit zur Herstellung von vorgespannten Bauteilen mit sofortigem Verbund;AiF-Nr. 13623 N, DBV-Nr. 253, Abschlussbericht, Darmstadt, 2006.Proske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html


33/33E-Mail der Verfasser:proske@massivbau.tu-darmstadt.deHomepage des Darmstadt Concrete:http://www.darmstadt-concrete.deProske, T.; Graubner, C.-A.: Spannkrafteinleitung <strong>bei</strong> <strong>hochfesten</strong> <strong>selbstverdichtenden</strong>Betonen mit sehr hoher Frühfestigkeit, Darmstadt Concrete 20 (2005).http://www.darmstadt-concrete.de/2005/pretensioning.html

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