Bild 5
Setzfließmaß des hochfesten Feinkornbetons Slump flow test of high-strength concrete with fine aggregate
Tab. 2
Materialeigenschaften des hochfesten Feinkornbetons Material properties of high-strength concrete with fine aggregate
Kennwert
Mittelwert
Standardabweichung
Rohdichte
[kg/dm3]
2,36
0,02
fcm,cyl,kraft
[N/mm2]
93,9
5,62
fctm,sp
[N/mm2]
3,6
0,57
fcm,cyl,weg
[N/mm2]
91,0
5,52
εc1
[‰]
3,2
0,14
[‰]
3,4
0,09
[N/mm2]
46,4
2,45
εcu1 Ecm ·
10–3 *
* Sekantenmodul bei 0,4 · fcm
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Materialeigenschaften
4.1
Hochfester Feinkornbeton
Bild 6
Spannungs-Stauchungsbeziehungen der Charge S1 Stress-strain relation of charge S1
4.2
Bewehrungskonzepte
Für die dünnwandigen Betonhohlbauteile wurden drei alternative Bewehrungskonzepte untersucht (Bild 7, Tab. 3). Bewehrungskonzept I verwendet hochfeste Bewehrungsstäbe SAS670 ∅18 mm. Der wasservergütete SAS670 entspricht den Anforderungen des Eurocode 2 [22] an Betonstahl und kann der Duktilitätsklasse B zugeordnet werden [23]. Die hochfeste Bewehrung hat keine ausgeprägte Streckgrenze, daher wird die Fließspannung über die 0,2-%-Dehngrenze definiert. Ferner ist zu beachten, dass sich die Rippung des SAS670 von konventionellem Betonstahl unterscheidet. Das Schraubgewinde des SAS670 vereinfacht dabei u. a. die Ausführung von Druckstößen als Muffenverbindung. Die Material- und Verbundeigenschaften des hochfesten SAS670 wurden in [24, 25] eingehend untersucht.
Die Festbetoneigenschaften des hochfesten Feinkornbetons wurden anhand von Standardzylindern (∅15 cm, h = 30 cm) geprüft. Neben der Druck- sowie der Spaltzugfestigkeit wurde die Druckarbeitslinie mit einer weggeregelten Belastungssteuerung (Geschwindigkeit 0,01 mm/s) ermittelt (Bild 6, Tab. 2). Das Versagen der Zylinder erfolgte schlagartig und spröde. Eine Versagensvorankündigung durch sichtbare Risse oder akustisch wahrnehmbare Signale wie Knacken oder Knirschen konnte nicht festgestellt werden.
Gemäß der Anforderungen der DIN EN 1992 [22] für Kreisringquerschnitte wurden sechs Längsstäbe je Versuchskörper ausgeführt. Als Querbewehrung wurden Kreisbügel aus Betonstahl B500 (∅6 mm) verwendet. Die Querbewehrung wurde über eine Bestimmung der aufzunehmenden Risszugkraft unter Ansatz der Spaltzugfestigkeit nach Tab. 2 dimensioniert. Der resultierende Querbewehrungsabstand von 90 mm ist mit 5 ∅sl geringer als die Mindestanforderung von 12 ∅sl. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Verbundwirkung (Mindestmaß der Betondeckung) war im Bereich der Längseisen eine Aufdickung der Wandung erforderlich.
Im Zuge der Projektbearbeitung wurden sehr konstante und reproduzierbare Materialeigenschaften erreicht. Der Mittelwert der Betondruckfestigkeit über acht Chargen betrug 93,9 N/mm2. Der Variationskoeffizient innerhalb der einzelnen Chargen ergab sich im Mittel zu etwa 3,5 %. Die Bruchstauchung lag mit im Mittel –3,4 ‰ deutlich über den normativen Werten für hochfeste Betone von –2,5 bis –2,8 ‰ [22].
Bewehrungskonzept II basiert auf einem konventionellen Betonstahl B500 mit einem Stabdurchmesser von 4 mm. Es handelt sich um einen kaltverformten, normalduktilen Betonstahl (Duktilitätsklasse A) nach DIN 488 [26]. Der Abstand der Längsbewehrungsstäbe untereinander wurde mit 20 mm auf das gemäß DIN EN 1992 zulässige Minimum reduziert. Zur Herstellung der Querbewehrung wurden Kreisbügel aus Betonstahl B500 mit einem Bautechnik 92 (2015), Heft 1
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D. Busse, M. Empelmann: Load-bearing behavior of thin-walled hollow concrete elements made of high-strength concrete with fine aggregate