Der Variationskoeffizient der Druckfestigkeit des UHFSB innerhalb der vier Chargen beträgt im Mittel etwa 4 %. Die charakteristische Druckfestigkeit (5 %-Quantil einer Normalverteilung unter Berücksichtigung der Probenanzahl) des UHFSB ergibt sich zu 140 N/mm². Neben den Materialkennwerten wurde auch die Spannungs-Stauchungsbeziehung des UHFSB experimentell untersucht [9]. Das Versagen des UHFSB bei Erreichen der Bruchstauchung ist spröde, z. T. explosionsartig. Bei Ansatz der mathematischen Formulierung der Spannungs-Stauchungsbeziehung von Beton unter einaxialer Druckbeanspruchung für nichtlineare Berechnungsverfahren gemäß [5] 2
σc fcm
εc εc – εc1 εc1 = ε 1+ k–2 ⋅ c εc1 k⋅
(
)
(1)
und dem Mittelwert der Druckfestigkeit fcm (Tab. 2) sowie der Bruchstauchung εc1 (etwa –3,0 ‰ [9]) wurde der Plastizitätsfaktor k (Verhältnis des Tangenten- und SekantenElastizitätsmoduls) zu etwa 1,1 bis 1,4 ermittelt.
3.2.3 Langzeit-Materialeigenschaften Der Bemessungswert der Druckfestigkeit des UHFSB wird aus der charakteristischen Druckfestigkeit, dem Materialsicherheitsbeiwert und dem Beiwert αcc zur Berücksichtigung von Langzeitauswirkungen und ungünstigen Auswirkungen durch die Art der Beanspruchung ermittelt. EC2 [5] empfiehlt den Faktor αcc = 1,0, der deutsche Anhang zum EC2 [12] gibt einen Wert von αcc = 0,85 an. Dauerstandeinflüsse werden im Wert αcc = 0,85 mit dem Faktor 0,9 erfasst [13]. Innerhalb experimenteller Langzeituntersuchungen wurde überprüft, ob der bisherige Kenntnisstand auf den
Bild 6
Entwicklung der Kriechzahl von grobkörnigem, nicht wärmebehandeltem UHFB [2] und UHFSB Development of the creep coefficient of coarse-grained, not heattreated UHPC [2] and UHPSC
UHFSB übertragen werden kann. Hierzu wurde ein Bohrkern mit einer Spannung von etwa 90 % der mittleren Druckfestigkeit bei Belastungsbeginn über einen Zeitraum von 94 Tagen beansprucht. Der Versuch wurde in einem Klimaraum bei 21 °C und 60 % relativer Luftfeuchte durchgeführt. In Bild 6 ist die Zunahme der Kriechzahl des UHFSB für die genannte Belastungshöhe sowie die zeitliche Entwicklung der Kriechzahl eines UHFB nach [2] für unterschiedliche Dauerlastniveaus dargestellt. In [2] wird aufgrund der geringen Kriechmaße ein geringerer Dauerstandeinfluss für UHFB erwartet, sodass der o. g. für Normalbetone gültige Faktor von 0,9 vermutlich auf der sicheren Seite liegt. Obwohl keine abschließenden Ergebnisse zum Einfluss der Prüfkörpergeometrie auf die Druckfestigkeit von UHFB vorliegen, wird auf der sicheren Seite liegend empfohlen, den Faktor 0,85 bei der Ermittlung des Bemessungswerts der Druckfestigkeit von UHFB beizubehalten [2]. Auf Basis der eigenen experimentellen Untersuchungen kann gezeigt werden, dass das Verformungsverhalten des UHFSB unter hoher Dauerbeanspruchung mit dem ultrahochfester Betone abweichender Mischungszusammensetzung vergleichbar ist. Daher kann auch für den UHFSB zunächst ein Beiwert von αcc = 0,85 angesetzt werden.
4 4.1
Großmaßstäbliche Bauteilversuche an Schleuderbetonstützen aus ultrahochfestem Beton Versuchsaufbau und Versuchsprogramm
Insgesamt wurden 18 Schleuderbetonstützen unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung in einer 10 MNund einer 30 MN-Druckprüfmaschine am iBMB der Technischen Universität Braunschweig geprüft (Bild 7). Die Bauteilversuche wurden unter weggeregelter Belastungssteuerung durchgeführt. Die Biegeverformung (e2) infolge der exzentrischen Normalkraftbeanspruchung
Bild 7
Versuchsaufbau in der 10 MN- (links) und 30 MN-Maschine (rechts) Test set-up in 10 MN (left) and 30 MN machine (right)
Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 10
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FACHTHEMA ARTICLE
C. Müller, M. Empelmann, F. Hude, T. Adam: Spun concrete columns made of high strength reinforcement and ultra-high performance concrete