Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee?

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1 DAfStb-Fachkolloquium II/2017 Berlin 20. April 2017 Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martin Empelmann Technische Universität Braunschweig, ibmb, Fachgebiet Massivbau

2 Mikrobewehrung Von MONIER s Blumenkübeln und LAMBOT s Betonbooten8 alchetron.com selbst.de ACI 549R-16 (Draft) Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 2

3 Mikrobewehrung 8über P. L. NERVI s ferro-cemento 8 thearchiblog.wordpress.com architetto.info db-bauzeitung.de 8bis in die Gegenwart Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 3

4 Ausgangsmaterialien Drahtgitter Geschweißte (oder gewobene) Gitter Drahtdurchmesser Ø s zwischen 0,1 und 5,0 mm Maschenweiten a von 10 bis 50 mm Flexible Kombinationen möglich Materialeigenschaften Blanke, verzinkte oder Edelstähle Normativ geregelt, z.b. DIN EN 10270, DIN EN Festigkeiten von 300 bis N/mm² Abhängigkeit von Material und Durchmesser dorstenerdrahtwerke.de betafence.com firma.at Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 4

5 Ausgangsmaterialien Drahtgitter Geschweißte (oder gewobene) Gitter Drahtdurchmesser Ø s zwischen 0,1 und 5,0 mm Maschenweiten a von 10 bis 50 mm Flexible Kombinationen möglich Materialeigenschaften Blanke, verzinkte oder Edelstähle Normativ geregelt, z.b. DIN EN 10270, DIN EN Festigkeiten von 300 bis N/mm² Abhängigkeit von Material und Durchmesser Spannung σ s [N/mm 2 ] dorstenerdrahtwerke.de B500 Ø 6 mm Dehnung ε s [%] MB Ø 1 mm betafence.com firma.at Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 5

6 Ausgangsmaterialien Feinkornbeton Zuschläge mit geringem Größtkorn ( 5,0 mm) Hoher Zement- und Feinkornanteil Möglichst fließfähig, ggf. selbstverdichtend Materialeigenschaften Meist hochfester Feinkornbeton Druckfestigkeiten von 60 bis 120 N/mm² Biegezugfestigkeiten von 6 bis 15 N/mm² Abhängigkeit von Packungsdichte und Zuschlag Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 6

7 Ausgangsmaterialien Feinkornbeton Zuschläge mit geringem Größtkorn ( 5,0 mm) Hoher Zement- und Feinkornanteil Möglichst fließfähig, ggf. selbstverdichtend Materialeigenschaften Meist hochfester Feinkornbeton Druckfestigkeiten von 60 bis 120 N/mm² Biegezugfestigkeiten von 6 bis 15 N/mm² Abhängigkeit von Packungsdichte und Zuschlag Spannung σ c [N/mm²] AL-Flowstone 0-0,5-1,5-2,5-3,5 Stauchung ε c [ ] Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 7

8 Tragverhalten Verbundverhalten Glatte Drähte Angeschweißte Querstäbe Verbund ohne Gitterknoten Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 8 Verbund mit Gitterknoten

9 Tragverhalten Zug- und Biegebeanspruchung 3 charakteristische Phasen Sehr hohe Verformungskapazität Multiple Rissbildung Analogie zum Stahlbetonbau Pressenkraft F [kn] B500, 4Ø6 MB, ρ = 1,0 % 20 MB, ρ = 2,0 % 0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 Durchbiegung [mm] Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 9

10 Tragverhalten Querkraftbeanspruchung Großversuche zum Querkrafttragverhalten Multiple Rissbildung Duktiles Versagen Sichere Bemessung möglich Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 10

11 Tragverhalten Querkraftbeanspruchung Großversuche zum Querkrafttragverhalten Multiple Rissbildung Duktiles Versagen Sichere Bemessung möglich V u,exp [kn] EC2+NA MC10 (LoA III) V u,calc [kn] Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 11

12 Tragverhalten Rissbreiten * Hohe spezifische Oberfläche Gute Verbundbedingungen (angeschweißte Querstäbe) Geringe Rissabstände Sehr geringe Rissbreiten * Berechnung nach EC2/NA: s r a = 20 mm k t = 0,4 f ct = 3,0 N/mm² Rissbreite w k [mm] 0,4 B500 MB 0,3 0,2 0,1 0, Stahlspannung σ s [N/mm²] Rissbreite w k [mm] 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Bewehrungsgrad ρ eff [%] B500- σ = σ 200 = 200 N/mm² N/mm² MB- σ = 200 N/mm² B500- σ = σ 280 = 280 N/mm² N/mm² MB- σ = 280 N/mm² B500- σ = σ 360 = 360 N/mm² N/mm² MB MB- σ = 360 N/mm² Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 12

13 Anwendungsmöglichkeiten Leicht Bauen Geringe Bauteildicken Freie Formbarkeit Anpassung an Kraftfluss dbz.de baulinks.de baunetzwissen.de flickr.com Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 13

14 Anwendungsmöglichkeiten Dicht Bauen Geringe Rissbreiten Einsatz als Schutzschicht Kombiniert mit konventioneller Bewehrung WU-Beton this-magazin.de baulinks.de bam-net.de beton.org pius-recht.de ecobeton.de / ete.ch Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 14

15 Anwendungsmöglichkeiten Duktil Bauen Hohe Verformungskapazität Hohe Energieabsorption Integrität des Bauteils bleibt erhalten Geringe Schichtstärken Schutz bei Anprall Erdbeben Brand Beschuss etc. bft-international.com DIN EN / DIN EN /NA Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 15

16 Anwendungsmöglichkeiten Anspruchsvolle Oberflächen Sicherstellung der Sichtbetonqualität Sehr fein verteilte Risse Sehr geringe Rissbreiten de.wikipedia.org pentagram.com betonbuero.de Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 16

17 Anwendungsmöglichkeiten Bauen im Bestand Dünne Verstärkungsschichten Verstärkung von Platten und Unterzügen Umschnürung von Stützen Ersatz dünner Fertigteile ducon.eu Bauingenieur März Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 17

18 Zusammenfassung Mikrobewehrung Geschweißte (oder gewobene Drahtgitter) Flexible Konfiguration der Eigenschaften Normativ geregelt, z.b. DIN EN 10270, DIN EN Tragverhalten Sehr hohe Verformungskapazität Multiple Rissbildung Sehr geringe Rissbreiten Hohe Duktilität firma.at Anwendungsmöglichkeiten Leicht Bauen Dicht Bauen Duktil Bauen Bauen im Bestand flickr.com Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 18

19 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martin Empelmann mail: Dipl.-Ing. Daniel Busse mail: Martin Empelmann Mikrobewehrung neuartige Bewehrung oder kalter Kaffee? Seite 19