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Monolithische Balken und vorgespannte Segmentbauteile aus UHPC unter Torsions- und kombinierter Biege-, Querkraft- und Torsionsbeanspruchung

Innerhalb dieses Teilprojektes des SPP 1182 - Nachhaltiges Bauen mit ultra-hochfestem Beton - in der dritten Förderperiode wurden das Last-Verformungs-Verhalten von dünnwandigen monolithischen und segmentären Balken mit Hohlkastenquerschnitt aus faserbewehrtem ultra-hochfestem Beton (UHPFRC) unter Torsion sowie der kombinierten Beanspruchung aus Vorspannung, Biegung, Querkraft und Torsion experimentell, numerisch und theoretisch untersucht. Ferner wurden Bemessungs- und Konstruktionsregeln in Anlehnung an die DIN EN 1992-1-1 entwickelt, die als Grundlage für die Ausarbeitung einer UHPC-Richtlinie ergänzend zu DIN EN 1992-1-1 dienen sollen.

Zunächst wurde die Zugstrebentragfähigkeit von monolithischen Balken mit Hohlkastenquerschnitt unter reiner Torsionsbeanspruchung untersucht. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wurden für faser- und kombibewehrte Balken Bemessungsgleichungen entwickelt, ein Ansatz zur Berücksichtigung der Stahlfasern bei der Mindesttorsionsbewehrung aufgestellt und Konstruktionsregeln vorgeschlagen.

Im Anschluss erfolgte die Untersuchung der Druckstrebentragfähigkeit an extern vorgespannten monolithischen und segmentären Balken mit Hohlkastenquerschnitt unter reiner Torsion. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse konnte für den verwendeten UHPFRC der Abminderungsfaktor der einaxialen Druckfestigkeit abgeleitet und die Übertragbarkeit der Bemessungsgleichung der Druckstrebe der DIN EN 1992-1-1 für Hohlkastenquerschnitte mit einseitiger Wandbewehrung aus UHPFRC aufgezeigt werden.

Abschließend wurde die Druckstrebentragfähigkeit bei kombinierter Beanspruchung aus Torsion, Biegung und Querkraft an extern vorgespannten monolithischen und segmentären Balken mit Hohlkastenquerschnitt untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die lineare Interaktionsbedingung für die kombinierte Beanspruchung aus Querkraft und Torsion der DIN EN 1992-1-1 in guter Näherung auch für monolithische und segmentäre Balken mit Hohlkastenquerschnitt aus UHPFRC gilt.

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Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Förderdauer/Laufzeit: 2010 - 2012

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Vincent Oettel

Kurzbericht zu diesem Projekt (Pdf-Datei)

Veröffentlichungen:

  • Oettel, V.; Empelmann, M.: Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung für UHPFRC in Anlehnung an DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton. In: Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 7, S. 468-478.
  • Oettel, V.; A. Rieke; Empelmann, M.: Производство и испытания тонкостенных сборных элементов из сверхвысокопрочного фибробетона (Production and testing of thin-walled UHPFRC precast elements). In: БЕТОННЬІЙ ЗАВОД − Concrete Plant + Precast Technology International Russia (2015), Heft 1, S. 24-30.
  • Oettel, V.; Empelmann, M.: Monolithische Balken und vorgespannte Segmentbauteile aus UHPC unter Torsions- und kombinierter Biege-, Querkraft- und Torsionsbeanspruchung / Monolithic Box Girders and Prestressed Segmental Components Made of UHPC under Torsion and Combined Bending, Shear and Torsion. In: Nachhaltiges Bauen mit ultra-hochfestem Beton / Sustainable Building with Ultra-High Performance Concrete. Schriftenreihe Baustoffe und Massivbau, Band 22, Kassel, 2014, S. 515-530.
  • Oettel, V.; Rieke, A.; Empelmann, M.: Herstellen und Prüfen von dünnwandigen UHPFRC-Fertigteilen. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik (BFT) International (2014), Heft 11, S. 64-74.
  • Oettel, V.; Empelmann, M.: Druckstrebentragfähigkeit von vorgespannten UHPFRC-Hohlkästen unter Torsion und kombinierter Beanspruchung. In: Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 3, S. 182-192.
  • Empelmann, M.; Oettel, V.: UHPFRC-Balken mit Hohlkastenquerschnitt in monolithischer und segmentärer Bauweise. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik (BFT) International (2014), Heft 2, S. 115-117.
  • Oettel, V.: Faserbeton unter Torsionsbeanspruchung. In: Tagungsband zur 1. DAfStb-Jahrestagung mit 54. Forschungskolloquium, Bochum, 2013, S. 315-320.
  • Oettel, V.; Empelmann, M.: Feinprofilierte UHPFRC-Trockenfugen für Segmentbauteile. In: Beton- und Stahlbetonbau 108 (2013), Heft 7, S. 487-495.
  • Empelmann, M.; Oettel, V.: UHPFRC Box Girders under Torsion. In: Tagungsband zum 3rd International Symposium on Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction, S. 517-524, Kassel, 2012.

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