S 670 der neue Weg im Betonbau? Hochfeste Bewehrung Gestern, heute, morgen

Transkript

1 S 670 der neue Weg im Betonbau? Hochfeste Bewehrung Gestern, heute, morgen

2 Spannung [N/mm²] Definition von hochfester Bewehrung 1200 Spannstahl Hochfeste Bewehrung Herkömmliche Bewehrung BSt 500/550 SAS 670/800 SAS 950/ Dehnung [ ] Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 2

3 Herkömmliche Bewehrung BSt 500: Günstig Gute mechanische Eigenschaften Bieg- und schweißbar geringe Spannungsrisskorrosionsgefahr Reaktorstahl BSt 1100: DIBt-Zulassung Verwendet für die gesamte Konstruktion des Deutschen KKW Isar II (am Netz seit 1988, app MW) Dual-design : Gewöhnliche Lastfälle: Design Festigkeit = 500 N/mm² Außergew. Lastfälle: Design Festigkeit = 1100 N/mm² Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 3

4 HSR (S 670) Anforderungen Kombiniert Vorteile von normaler Bewehrung und Reaktorstahl: Hohe Streck- und Zugfestigkeit Gute Verbundeigenschaften Bieg- und schweißbar Hohe Duktilität Kein Spannungsrisskorrosionsrisiko Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 4

5 Parameter HSR S 670 EC 2, Duktilitätskl. B Geometrie Streckgrenze f yk [N/mm²] 670 < 600 Bruchfestigkeit f tk [N/mm²] 800 k = (f t /f y ) k [-] > Gleichmaßdehnung e uk [%] > 5 5 Biegefähigkeit Biege- und Rückbiegetest Dauerfestigkeit σ fat [N/mm²] Bez. Rippfenfläche f R [-] > 0.07 > Verbundfestigkeit f bk [N/mm²] 7.2 (test) 5.6 (calc EC 2) Bewehrungsgrad < 20% < 4%/8% Stauchung bei f yd 0.291% 0.217% bzw % Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 5

6 Parameter HSR S 670 EC 2, Duktilitätskl. B Geometrie Streckgrenze f yk [N/mm²] 670 < 600 Bruchfestigkeit f tk [N/mm²] 800 k = (f t /f y ) k [-] > Gleichmaßdehnung e uk [%] > 5 5 Biegefähigkeit Biege- und Rückbiegetest Dauerfestigkeit σ fat [N/mm²] Bez. Rippfenfläche f R [-] > 0.07 > Verbundfestigkeit f bk [N/mm²] 7.2 (test) 5.6 (calc EC 2) Bewehrungsgrad < 20% < 4%/8% Stauchung bei f yd 0.291% 0.217% bzw % Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 6

7 Anwendungsbereiche Bewehrung im Zugbereich (Volle Ausnutzung (bedingt) möglich) Normal- und hoch bewehrte Bereiche Gebrauchstauglichkeit maßgebend (E BSt 500 / E S 670 1) Bewehrung im Druckbereich (Volle Ausnutzung möglich) Normal- und hoch bewehrte Bereiche Bei Druck: e c2 = -2,0 (-2,2 ) Erhöhung notwendig! Bei Biegedruckbeanspruchung: e cu = -3,5 Schubbeanspruchung (Ausnutzung eingeschränkt) Schubbewehrung: event. Begrenzung von f ywk auf 500 N/mm² ohne Schubbewehrung: Begrenzung der Schubschlankheiten Außergewöhnliche Lastfälle (Volle Ausnutzung möglich) Verringerte Sicherheiten kein Gebrauchstauglichkeitsnachweis Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 7

8 Reduktion der Bewehrungskonzentration Vergleich einer Stütze 1.2m x 1.2m 64 Ø 35mm, S Ø 35mm, S Ø 63mm, SAS t/geschoss 1.8 t/geschoss 1.2 t/geschoss SAS 670 spart 1.3 to (52% Reduktion) gegenüber S 420 je Stütze und Geschoss! Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 8

9 Die Zukunft: HSR in Biegebauteilen GZT (ULS) Biegung mit/ohne Normalkraft Schub Rotationsvermögen GZG (SLS) Spannungsnachweis Durchbiegungsbeschränkung Rissbreitenbeschränkung Konstruktion und Ausführung Stababstände Betondeckung Verankerungs- und Übergreifungslänge Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 9

10 Vergleich der Stahlgüten Parameter S 500 S 600 S 670 Geometrie Streckgrenze f yk [N/mm²] Bruchfestigkeit f tk [N/mm²] Gleichmaßdehnung e uk [%] Bez. Rippenfläche f R [-] > 5 > > > Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 10

11 Vergleich der Stahlgüten Parameter S 500 S 600 S 670 Geometrie Streckgrenze f yk [N/mm²] Bruchfestigkeit f tk [N/mm²] Gleichmaßdehnung 5 5 e uk [%] 11.9 Bez. Rippenfläche > > f R [-] > > Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 11

12 Balkenversuche Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 12

13 a m [cm] w m [mm] Balkenversuche ,00 0,05 0,10 0,15 relative rib area f R [-] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,00 0,05 0,10 0,15 relative rib area f R [-] Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 13

14 Bondstress [N/mm²] Bondstress [N/mm²] Rissbreitenberechnung Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung Allgemein τ b x = A + C s x α König, Tue τ b x = f cm s x 0.30 Eigene Versuche τ b x = f cm s x test according paper PO test according paper PO according [8] 25 according [8] ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Slip[mm] 0 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Slip [mm] Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 14

15 Rissbreitenbeschränkung Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 15

16 Zusammenfassung Gestern: Hochfeste Bewehrung ist relativ. Heute: New York steht auf hochfeste(r) Bewehrung Morgen: S 670 ist ein neuer Weg. S 670 ist ein neuer Weg Florian Hude: S Der neue Weg im Betonbau? 16