Ganzheitliche Betrachtung zur Ermittlung der Mindestbewehrung für fugenlose Wasserbauwerke

Katrin Turner

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Fugenlose Betonbauwerke werden ohne Raumfugen hergestellt und zu ihren Stärken zählen
geringere Herstellungs- und Erhaltungskosten sowie eine verbesserte Robustheit der Konstruktion
im Vergleich zu konventionell fugenbehafteten Bauwerken. Die Beanspruchungen zufolge von
Verformungseinwirkungen steigen jedoch deutlich an und werden besonders im Nutzungszeitraum
– hervorgerufen durch klimatisch bedingte Temperaturänderungen, Bauwerkssetzungen, usw. –
wesentlich für die Bemessung.
Während in der aktuellen Bemessungsnorm die Mindestbewehrung zwangbeanspruchter Beton-
bauteile auf Grundlage eines risskraftbasierten Ansatzes ermittelt wird, bietet die Betrachtung
der Verformungskompatibilität eine verlässlich sichere und gleichzeitig wirtschaftliche Alter-
native. Der verformungsbasierte Bemessungsansatz ist allgemein anwendbar und hat sich für
massige Betonbauteile des Wasserbaus etabliert. Die erhärtungsbedingten Zwangbeanspruchun-
gen standen bisher im Fokus der Forschung.
Mit der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen für die Überlagerung mit zusätzlichen
Verformungseinwirkungen im Nutzungszeitraum geschaffen.
Um die klimatischen Temperatureinwirkungen – als direkte Bemessungseingangsgröße – in
Abhängigkeit von Querschnittsdicke und den Umgebungsbedingungen (Erdberührung, Wasser-
kontakt, Verschattung, etc.) zu quantifizieren, wurde eine umfangreiche Parameterstudie mit
numerischen Temperaturfeldsimulationen durchgeführt.
Für die Untersuchung der Spannungsgeschichte zwangbeanspruchter Bauteile wurde ein Ver-
suchsaufbau für bewehrte Betonbauteile konzipiert und die gesamte Bauteillebensdauer (mit
Erhärtungs- und Nutzungszeitraum) zusammenhängend und unter realistischen Zwängungsbedingungen betrachtet. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine Überlagerung von frühem und spätem Zwang bei der Bemessung im Allgemeinen zu verfolgen ist.
In einem weiteren Schritt wurde ein bestehender Bemessungsansatz modifiziert, um die elastische
Dehnung im Beton als Teil der Verformungsantwort zu berücksichtigen. Die Wechselwirkung
zwischen Rissbildung und Zwangspannung wurde experimentell und mit einer finite-Elemente
basierten Parameterstudie untersucht.
Originalsprachedeutsch
Gradverleihende Hochschule
  • Technische Universität Graz (90000)
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Nguyen, Viet Tue, Betreuer
Förderer
Datum der Bewilligung17 Mai 2017
PublikationsstatusVeröffentlicht - 17 Mai 2017

Dies zitieren

Ganzheitliche Betrachtung zur Ermittlung der Mindestbewehrung für fugenlose Wasserbauwerke. / Turner, Katrin.

2017. 170 S.

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

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TY - THES

T1 - Ganzheitliche Betrachtung zur Ermittlung der Mindestbewehrung für fugenlose Wasserbauwerke

AU - Turner, Katrin

PY - 2017/5/17

Y1 - 2017/5/17

N2 - Fugenlose Betonbauwerke werden ohne Raumfugen hergestellt und zu ihren Stärken zählengeringere Herstellungs- und Erhaltungskosten sowie eine verbesserte Robustheit der Konstruktionim Vergleich zu konventionell fugenbehafteten Bauwerken. Die Beanspruchungen zufolge vonVerformungseinwirkungen steigen jedoch deutlich an und werden besonders im Nutzungszeitraum– hervorgerufen durch klimatisch bedingte Temperaturänderungen, Bauwerkssetzungen, usw. –wesentlich für die Bemessung.Während in der aktuellen Bemessungsnorm die Mindestbewehrung zwangbeanspruchter Beton-bauteile auf Grundlage eines risskraftbasierten Ansatzes ermittelt wird, bietet die Betrachtungder Verformungskompatibilität eine verlässlich sichere und gleichzeitig wirtschaftliche Alter-native. Der verformungsbasierte Bemessungsansatz ist allgemein anwendbar und hat sich fürmassige Betonbauteile des Wasserbaus etabliert. Die erhärtungsbedingten Zwangbeanspruchun-gen standen bisher im Fokus der Forschung.Mit der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen für die Überlagerung mit zusätzlichenVerformungseinwirkungen im Nutzungszeitraum geschaffen.Um die klimatischen Temperatureinwirkungen – als direkte Bemessungseingangsgröße – inAbhängigkeit von Querschnittsdicke und den Umgebungsbedingungen (Erdberührung, Wasser-kontakt, Verschattung, etc.) zu quantifizieren, wurde eine umfangreiche Parameterstudie mitnumerischen Temperaturfeldsimulationen durchgeführt.Für die Untersuchung der Spannungsgeschichte zwangbeanspruchter Bauteile wurde ein Ver-suchsaufbau für bewehrte Betonbauteile konzipiert und die gesamte Bauteillebensdauer (mitErhärtungs- und Nutzungszeitraum) zusammenhängend und unter realistischen Zwängungsbedingungen betrachtet. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine Überlagerung von frühem und spätem Zwang bei der Bemessung im Allgemeinen zu verfolgen ist.In einem weiteren Schritt wurde ein bestehender Bemessungsansatz modifiziert, um die elastischeDehnung im Beton als Teil der Verformungsantwort zu berücksichtigen. Die Wechselwirkungzwischen Rissbildung und Zwangspannung wurde experimentell und mit einer finite-Elementebasierten Parameterstudie untersucht.

AB - Fugenlose Betonbauwerke werden ohne Raumfugen hergestellt und zu ihren Stärken zählengeringere Herstellungs- und Erhaltungskosten sowie eine verbesserte Robustheit der Konstruktionim Vergleich zu konventionell fugenbehafteten Bauwerken. Die Beanspruchungen zufolge vonVerformungseinwirkungen steigen jedoch deutlich an und werden besonders im Nutzungszeitraum– hervorgerufen durch klimatisch bedingte Temperaturänderungen, Bauwerkssetzungen, usw. –wesentlich für die Bemessung.Während in der aktuellen Bemessungsnorm die Mindestbewehrung zwangbeanspruchter Beton-bauteile auf Grundlage eines risskraftbasierten Ansatzes ermittelt wird, bietet die Betrachtungder Verformungskompatibilität eine verlässlich sichere und gleichzeitig wirtschaftliche Alter-native. Der verformungsbasierte Bemessungsansatz ist allgemein anwendbar und hat sich fürmassige Betonbauteile des Wasserbaus etabliert. Die erhärtungsbedingten Zwangbeanspruchun-gen standen bisher im Fokus der Forschung.Mit der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen für die Überlagerung mit zusätzlichenVerformungseinwirkungen im Nutzungszeitraum geschaffen.Um die klimatischen Temperatureinwirkungen – als direkte Bemessungseingangsgröße – inAbhängigkeit von Querschnittsdicke und den Umgebungsbedingungen (Erdberührung, Wasser-kontakt, Verschattung, etc.) zu quantifizieren, wurde eine umfangreiche Parameterstudie mitnumerischen Temperaturfeldsimulationen durchgeführt.Für die Untersuchung der Spannungsgeschichte zwangbeanspruchter Bauteile wurde ein Ver-suchsaufbau für bewehrte Betonbauteile konzipiert und die gesamte Bauteillebensdauer (mitErhärtungs- und Nutzungszeitraum) zusammenhängend und unter realistischen Zwängungsbedingungen betrachtet. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine Überlagerung von frühem und spätem Zwang bei der Bemessung im Allgemeinen zu verfolgen ist.In einem weiteren Schritt wurde ein bestehender Bemessungsansatz modifiziert, um die elastischeDehnung im Beton als Teil der Verformungsantwort zu berücksichtigen. Die Wechselwirkungzwischen Rissbildung und Zwangspannung wurde experimentell und mit einer finite-Elementebasierten Parameterstudie untersucht.

M3 - Dissertation

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