Praktikum im Spannbeton

Transkript

1 1 III Einf hrungsveranstaltung Norbert Will Lehrstuhl und Institut f r (IMB) - RWTH Aachen Institut f r 2 Institut f r

2 3 Lehrveranstaltungen Allg. Hauptstudium 1, 5. Semester Grundlagen der Bemessung im Stahlbetonbau 4 SWS (V2 + Å2) 4 Lehrveranstaltungen Allg. Hauptstudium 2, 6. Semester Tragwerksentwurf und Bauelemente im Stahlbeton-/ Spannbetonbau 4 SWS (V2 + Å2)

3 5 Lehrveranstaltungen Erforderliche Grundlagen Stoffgesetze Beton Betonstahl Spannstahl zeitabhéngiges Baustoffverhalten Verbund Betonstahl Spannstahl Bemessungsregeln E d R d TragfÉhigkeit (Biegung - LÉngskraft - Querkraft - Torsion - StabilitÉt) Gebrauchstauglichkeit (Rissbildung - Verformungen Schwingungen - Dauerhaftigkeit) Konstruktionsregeln Bauteile (WÉnde, StÄtzen, Platten etc.) Knotenpunkte (Krafteinleitungen - Ñffnungen etc.) 6 Lehrveranstaltungen Vertieftes Hauptstudium (Wahlpflicht) 3, 7. Semester AusgewÉhlte Kapitel des Stahl- und Spannbeton, 3 SWS (V2 + Å1) bau 7. Semester, 2 SWS (V1 + Å1)

4 10 VeranstaltungsÄbersicht 7. Semester 11 VeranstaltungsÄbersicht 7. Semester

5 12 VeranstaltungsÄbersicht 7. Semester 13 VeranstaltungsÄbersicht 7. Semester

6 14 Åbersicht EinfÄhrung Aufbau DurchfÄhrung Ziele 1. Veranstaltung Lichtbilder Fertigteilsystem mit Vorspannung Vorspannung ohne Verbund Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Umdruck MB 3, Kapitel 1 15 EinfÄhrung vertiefte Darstellung der Grundlagen Baustoffe (Beton, Spannstahl.) Vorspannverfahren (Hersteller, BAZ) Nachweiskonzepte (Normen + Ingenieurwissen) Dauerhaftigkeit (Ingenieurwissen + Normen) Inhalt ErlÇuterung mechanischer ZusammenhÇnge Verbund (Spannkrafteinleitung, RissbreitenbeschrÉnkung) Tragverhalten (Biegung, Querkraft, Rissbildung, Verformung) ErgÇnzung durch Versuche Vergleich Berechnung / reales Tragverhalten Grenzen des Mess- und Versuchwesens

7 16 EinfÄhrung Arten der Vorspannung SpanngliedtrÇger 17 EinfÄhrung Arten der Vorspannung SpannbetttrÇger

8 18 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht EinfÄhrung zum Praktikum MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Spanngliedausbildung, Verankerungssysteme Demonstrationsversuch, Spannungszuwachs im Spannstahl Vorspannung mit sofortigem und nachtréglichem Verbund; Verankerungssysteme, Vorspanneinrichtungen, Bewehrung von TrÉger I (Spanngliedvorspannung) und TrÉger II (Spannbettvorspannung) Baustoffe, Demonstrationsversuche an Spannstahl und Beton (u.a. Kriech- oder Relaxationsversuch am Beton); Betonieren von TrÉger I und II [11] [7]-[9] [11]-[13] [19] [23]- [25] [28] [31]-[32] [3] Teil V Abs. 10 [2], [6], [17], [18], [27] MB 3, Kap. 1 3/1 3/19 3/20 3/35 2/1 2/3, 4/1 4/4 1/1 1/24 Statisch unbestimmte Tragwerke Tragverhalten 19 Prinzip ZweifeldtrÇger Balken vor dem Vorspannen A C z cp 2 l Verformung aus Vorspannung Bp P0 zcp l 2 EI 2 Balken nach dem Vorspannen ohne ZwischenstÄtze A Bp C Verformung aus Einzellast Balken nach dem Vorspannen mit ZwischenstÄtze Bp Bp ( 2l) 48 EI 3 A B C

9 20 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht EinfÄhrung zum Praktikum MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Spanngliedausbildung, Verankerungssysteme Demonstrationsversuch, Spannungszuwachs im Spannstahl Vorspannung mit sofortigem und nachtréglichem Verbund; Verankerungssysteme, Vorspanneinrichtungen, Bewehrung von TrÉger I (Spanngliedvorspannung) und TrÉger II (Spannbettvorspannung) Baustoffe, Demonstrationsversuche an Spannstahl und Beton (u.a. Kriech- oder Relaxationsversuch am Beton); Betonieren von TrÉger I und II [11] [7]-[9] [11]-[13] [19] [23]- [25] [28] [31]-[32] [3] Teil V Abs. 10 [2], [6], [17], [18], [27] MB 3, Kap. 1 3/1 3/19 3/20 3/35 2/1 2/3, 4/1 4/4 1/1 1/24 Externe VoV Verankerung an QuertrÇgerscheibe Krafteinleitung TalbrÄcke Berbke 21 Vorteile: aussteifende Wirkung Platz fär Verankerungen Nachteile: aufwendiges Betonieren kleinerer Durchgang

10 22 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht EinfÄhrung zum Praktikum MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Spanngliedausbildung, Verankerungssysteme Demonstrationsversuch, Spannungszuwachs im Spannstahl Vorspannung mit sofortigem und nachtréglichem Verbund; Verankerungssysteme, Vorspanneinrichtungen, Bewehrung von TrÉger I (Spanngliedvorspannung) und TrÉger II (Spannbettvorspannung) Baustoffe, Demonstrationsversuche an Spannstahl und Beton (u.a. Kriech- oder Relaxationsversuch am Beton); Betonieren von TrÉger I und II [11] [7]-[9] [11]-[13] [19] [23]- [25] [28] [31]-[32] [3] Teil V Abs. 10 [2], [6], [17], [18], [27] MB 3, Kap. 1 3/1 3/19 3/20 3/35 2/1 2/3, 4/1 4/4 1/1 1/24 23 SpanngliedtrÇger Spannverfahren Verankerung Verfahren BBRV-Suspa

11 24 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht EinfÄhrung zum Praktikum MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke [11] MB 3, Kap. 1 MB 3 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Vorspannung ohne Verbund; externe und interne Vorspannung Spanngliedausbildung, Verankerungssysteme Demonstrationsversuch, Spannungszuwachs im Spannstahl Vorspannung mit sofortigem und nachtréglichem Verbund; Verankerungssysteme, Vorspanneinrichtungen, Bewehrung von TrÉger I (Spanngliedvorspannung) und TrÉger II (Spannbettvorspannung) Baustoffe, Demonstrationsversuche an Spannstahl und Beton (u.a. Kriech- oder Relaxationsversuch am Beton); Betonieren von TrÉger I und II [11] [7]-[9] [11]-[13] [19] [23]- [25] [28] [31]-[32] [3] Teil V Abs. 10 [2], [6], [17], [18], [27] MB 3, Kap. 1 3/1 3/19 3/20 3/35 2/1 2/3, 4/1 4/4 1/1 1/24 25 Beton Eigenschaften Spannungs-Dehnungs-Linie 50 f c 40 c [MPa] 3 2 d / dt = const d / dt = const 30 1 f cd = f ck / c tan = E = /

12 2 26 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Statische Berechnung: VersuchstrÉger I mit nachtréglichem Verbund Spannkrafteinleitung bei nachtréglichem Verbund Bedeutung des Verbundes fär das Riss- und Bruchverhalten Vorspannen von TrÉger II durch Lásen der Spannbettverankerung; Spannen von TrÉger I mit Spannwegmessung; Verpressen der Spannglieder am Groàmodell Beanspruchung und Bewehrung im Bereich der Spannkrafteinleitung; Versuch zur ÅbertragungslÉnge (Spannbettvorspannung) TrÉger mit voller, beschrénkter und teilweiser Vorspannung im Gebrauchszustand (Durchbiegungen, Spannungen, Rissbildungen); Belasten des TrÉgers I mit -facher Gebrauchslast Berechnungen zur BiegetragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Biegetragverhalten des TrÉgers I im lastgesteuerten Bruchversuch; Auswerten der Messdaten im on-line-betrieb Rissbildung und RissbreitenbeschrÉnkung im Stahlbeton; Theorie, normative Regelungen, Demonstrationsversuch [14]-[17] [21] MB 3, Kap. 2 2/4 2/22 2/29 2/34 2/23 2/25 2/29 2/34 2/37 2/40 [14]-[17] 4/27 4/44-2/51 2/58-2/59 2/66 [11],[17], [29] 2/41 2/50 27 EinfÄhrung TrÇger I Ansicht 5 2x x3 BÄgel DMS Suspa Spannglied mit 6 DrÉhten 7mm a x Lage der Traversen a Schnitt a-a (M 1:10) Suspa Spannglied mit 6 DrÉhten 7mm SpanngliedtrÇger BÄ 8 l= L= L=42 L=

13 28 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Statische Berechnung: VersuchstrÉger I mit nachtréglichem Verbund Spannkrafteinleitung bei nachtréglichem Verbund Bedeutung des Verbundes fär das Riss- und Bruchverhalten Vorspannen von TrÉger II durch Lásen der Spannbettverankerung; Spannen von TrÉger I mit Spannwegmessung; Verpressen der Spannglieder am Groàmodell Beanspruchung und Bewehrung im Bereich der Spannkrafteinleitung; Versuch zur ÅbertragungslÉnge (Spannbettvorspannung) TrÉger mit voller, beschrénkter und teilweiser Vorspannung im Gebrauchszustand (Durchbiegungen, Spannungen, Rissbildungen); Belasten des TrÉgers I mit -facher Gebrauchslast Berechnungen zur BiegetragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Biegetragverhalten des TrÉgers I im lastgesteuerten Bruchversuch; Auswerten der Messdaten im on-line-betrieb Rissbildung und RissbreitenbeschrÉnkung im Stahlbeton; Theorie, normative Regelungen, Demonstrationsversuch [14]-[17] [21] MB 3, Kap. 2 2/4 2/22 2/29 2/34 2/23 2/25 2/29 2/34 2/37 2/40 [14]-[17] 4/27 4/44-2/51 2/58-2/59 2/66 [11],[17], [29] 2/41 2/50 29 EinfÄhrung Krafteinleitung Beispiel AnkerkÉrper

14 30 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Statische Berechnung: VersuchstrÉger I mit nachtréglichem Verbund Spannkrafteinleitung bei nachtréglichem Verbund Bedeutung des Verbundes fär das Riss- und Bruchverhalten Vorspannen von TrÉger II durch Lásen der Spannbettverankerung; Spannen von TrÉger I mit Spannwegmessung; Verpressen der Spannglieder am Groàmodell Beanspruchung und Bewehrung im Bereich der Spannkrafteinleitung; Versuch zur ÅbertragungslÉnge (Spannbettvorspannung) TrÉger mit voller, beschrénkter und teilweiser Vorspannung im Gebrauchszustand (Durchbiegungen, Spannungen, Rissbildungen); Belasten des TrÉgers I mit -facher Gebrauchslast Berechnungen zur BiegetragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Biegetragverhalten des TrÉgers I im lastgesteuerten Bruchversuch; Auswerten der Messdaten im on-line-betrieb Rissbildung und RissbreitenbeschrÉnkung im Stahlbeton; Theorie, normative Regelungen, Demonstrationsversuch [14]-[17] [21] MB 3, Kap. 2 2/4 2/22 2/29 2/34 2/23 2/25 2/29 2/34 2/37 2/40 [14]-[17] 4/27 4/44-2/51 2/58-2/59 2/66 [11],[17], [29] 2/41 2/50 Spannkrafteinleitung Verbundverhalten Spannkrafteinleitungsversuch an vorgespannten Elementdecken NSC Betonstauchung [ ] Sofortiger Verbund NSC / HSC 0,8 F=20,2 kn 0,7 F=40,2 kn 0,6 F=60,6 KN 0,5 F=80,0 kn 0,4 F=103,8 kn 0,3 0,2 0,1 0, Abstand von der StirnflÇche [cm] Abstand von der StirnflÇche [cm] 31 HSC Betonstauchung [ ] 0,8 F=20,7 kn 0,7 F=39,4 kn 0,6 F=60,2 KN 0,5 F=81,0 kn 0,4 F=104,3 kn 0,3 0,2 0,1 0, Abstand von der StirnflÇche [cm] Abstand von der StirnflÇche [cm]

15 32 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Statische Berechnung: VersuchstrÉger I mit nachtréglichem Verbund Spannkrafteinleitung bei nachtréglichem Verbund Bedeutung des Verbundes fär das Riss- und Bruchverhalten Vorspannen von TrÉger II durch Lásen der Spannbettverankerung; Spannen von TrÉger I mit Spannwegmessung; Verpressen der Spannglieder am Groàmodell Beanspruchung und Bewehrung im Bereich der Spannkrafteinleitung; Versuch zur ÅbertragungslÉnge (Spannbettvorspannung) TrÉger mit voller, beschrénkter und teilweiser Vorspannung im Gebrauchszustand (Durchbiegungen, Spannungen, Rissbildungen); Belasten des TrÉgers I mit -facher Gebrauchslast Berechnungen zur BiegetragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Biegetragverhalten des TrÉgers I im lastgesteuerten Bruchversuch; Auswerten der Messdaten im on-line-betrieb Rissbildung und RissbreitenbeschrÉnkung im Stahlbeton; Theorie, normative Regelungen, Demonstrationsversuch [14]-[17] [21] MB 3, Kap. 2 2/4 2/22 2/29 2/34 2/23 2/25 2/29 2/34 2/37 2/40 [14]-[17] 4/27 4/44-2/51 2/58-2/59 2/66 [11],[17], [29] 2/41 2/50 35 SpanngliedtrÇger Belastungsversuch Versuchsaufbau

16 37 SpanngliedtrÇger Biegemoment M in [knm] ,35 Ö (G + Q) Bruchlast 40 WS C 35/45 G + Q 0 WS HLAC 75/ WS SVB Liquidur 20 WS C 50/60 WS C 50/ Gesamtdurchbiegung f in [mm] Belastungsversuch Vergleich Betone 38 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Statische Berechnung: VersuchstrÉger I mit nachtréglichem Verbund Spannkrafteinleitung bei nachtréglichem Verbund Bedeutung des Verbundes fär das Riss- und Bruchverhalten Vorspannen von TrÉger II durch Lásen der Spannbettverankerung; Spannen von TrÉger I mit Spannwegmessung; Verpressen der Spannglieder am Groàmodell Beanspruchung und Bewehrung im Bereich der Spannkrafteinleitung; Versuch zur ÅbertragungslÉnge (Spannbettvorspannung) TrÉger mit voller, beschrénkter und teilweiser Vorspannung im Gebrauchszustand (Durchbiegungen, Spannungen, Rissbildungen); Belasten des TrÉgers I mit -facher Gebrauchslast Berechnungen zur BiegetragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Biegetragverhalten des TrÉgers I im lastgesteuerten Bruchversuch; Auswerten der Messdaten im on-line-betrieb Rissbildung und RissbreitenbeschrÉnkung im Stahlbeton; Theorie, normative Regelungen, Demonstrationsversuch [14]-[17] [21] MB 3, Kap. 2 2/4 2/22 2/29 2/34 2/23 2/25 2/29 2/34 2/37 2/40 [14]-[17] 4/27 4/44-2/51 2/58-2/59 2/66 [11],[17], [29] 2/41 2/50

17 40 Allgemeines Ziel Risse sind in konstruktionen im allgemeinen nicht zu vermeiden Ausreichende Verteilung der Risse (Rissabstand) BeschrÇnkung der Rissbreiten 41 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Bedeutung des Verbundes fär den Korrosionsschutz, Bestimmung des Spannkraftabfalls infolge Reibung Berechnungen zur SchubtragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Schubbruchversuche an TrÉger II mit auflagernahen Einzellasten Statische Berechnung von TrÉger II; Biege- und Schubverhalten des TrÉgers II im Gebrauchszustand und im verformungsgesteuerten Bruchversuch Zusammenfassung der Veranstaltung [1], [20], [4]-[6] 2/25 2/30 [11] 4/51 4/61-4/5 4/24 4/45 4/50

18 42 Korrosion EinfÄhrung Korrosionsformen FlÇchenabtrag gleichméàiger OberflÉchenabtrag LochfraÜ kraterfármig Unterháhlung Korrosionsriss interkristallin transkristallin i. A. weniger kritisch kritisch sehr kritisch Spannungsrisskorrosion Schwingungsrisskorrosion 43 EinfÄhrung Reibung Reibungsbeiwerte 1 ln P e P 0 1 : BÄndel aus gerippten FlachstÇhlen, kurzes, stark gekrämmtes Spannglied 2 : BÄndel aus glatten vergäteten RundstÇhlen 3 : LitzenbÄndel 4 : Einzellitze 5 : LitzenbÄndel mit trockenem Flugrost 6 : Einzellitze in Kunststoffummantelung P 0 /P zul

19 44 EinfÄhrung VeranstaltungsÄbersicht Bedeutung des Verbundes fär den Korrosionsschutz, Bestimmung des Spannkraftabfalls infolge Reibung Berechnungen zur SchubtragfÉhigkeit von SpannbetontrÉgern; Schubbruchversuche an TrÉger II mit auflagernahen Einzellasten Statische Berechnung von TrÉger II; Biege- und Schubverhalten des TrÉgers II im Gebrauchszustand und im verformungsgesteuerten Bruchversuch Zusammenfassung der Veranstaltung [1], [20], [4]-[6] 2/25 2/30 [11] 4/51 4/61-4/5 4/24 4/45 4/50 SpannbetttrÇger Laststellung 1 Belastungsversuch 47 Versuchsaufbau

20 48 SpannbetttrÇger Laststellung 1 Laststellung 2 Laststellungen Q Q Q + M + M + - V + - V SpannbetttrÇger Laststellung 1 Belastungsversuch Biegemoment M in [knm] ,35 Ö (G + Q) G + Q 0 M-f Beziehung Gesamtdurchbiegung f in [mm]

21 50 SpannbetttrÇger Belastungsversuch Dehnungsebenen SpannbetttrÇger Laststellung 2 Belastungsversuch 51 Bruchbilder WS 1997/1998 Bewehrung á 6/20

22 SpannbetttrÇger Laststellung 2 Belastungsversuch 52 Bruchbilder Fall 1 BÄgel â 6 / 20 Bruchlast Q u = 225 kn Verankerungsbruch Fall 2 BÄgel â 12 / 20 Bruchlast Q u = 250 kn Druckstrebenbruch Åbersicht EinfÄhrung Aufbau DurchfÄhrung Ziele Lichtbilder Fertigteilsystem mit Vorspannung Vorspannung ohne Verbund 1. Veranstaltung 54 Statisch unbestimmte Spannbetontragwerke Umdruck MB 3, Kapitel 1