Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss der Bewehrungskorrosion auf das Verbundverhalten zwischen Stahl und Beton

Im vorliegenden Aufsatz werden Ergebnisse aus experimentellen und numerischen Untersuchungen an so genannten Balkenend (engl. beam end) Probekörpern zum Einfluss der Stahlkorrosion auf das Verbundtragverhalten vorgestellt. Dabei wurden geometrische Einflüsse, wie Stabdurchmesser und Betondeckung sowie Einflüsse aufgrund von Bügelbewehrung und deren Schwächung durch die Korrosion untersucht. Insgesamt ergaben sich sechs verschiedene Probekörpertypen, an denen Ausziehversuche ohne Korrosion und zu unterschiedlichen Korrosionsstadien durchgeführt wurden. Dabei wurden korrosionsbedingte, maximale Rissbreiten von bis zu rd. w = 1,3 mm mit dazugehörigen Korrosionsabträgen von maximal bis zu x_corr = 500 μm untersucht. Die Untersuchungen ergaben, dass die Verbundfestigkeit von Probekörpern ohne Bügelbewehrung mit zunehmender Korrosion exponentiell abnimmt. Probekörper mit Bügeln weisen hingegen kaum Verbundfestigkeitsverluste bis zur untersuchten Rissbreite von w = 0,6 mm auf. Die umschließende Wirkung der Bügel wurde unter den untersuchten Bedingungen nicht beeinflusst. Ein erarbeitetes numerisches FE‐Modell konnte die experimentellen Ergebnisse gut reproduzieren. Experimental and Numerical Investigations on Bond Behaviour of Corroded Reinforcement The following paper presents experimental and numerical results on the effect of rebar corrosion on bond between ribbed reinforcing bars and concrete. The investigations are performed on beam end specimens. The key aspects of the investigation were the study of different geometrical parameters as bar diameter and concrete cover as well as the effects of confining reinforcement and their impairment due to corrosion. Altogether six different types of specimens were tested without corrosion and at different corrosion levels. The resulting maximum crack widths were around w = 1.3 mm with corresponding penetration depths of x_corr = 500 μm. The studies showed that bond strength of specimens without stirrups decreased exponentially with increasing corrosion, whereas specimens with stirrups showed almost no loss of bond strength up to the investigated crack width of w = 0.6 mm. The confining action of stirrups was not impaired by corrosion within the studied conditions. The used FE code is able to realistically reproduce the results of experimental investigations.     

Verbundverhalten von vorgespannten Litzen in UHPC

Ultra‐Hochfester Beton (UHPC = Ultra‐High Performance Concrete) ist hervorragend geeignet für vorgespannte Bauteile. Um eine sichere und dennoch wirtschaftliche Bemessung von vorgespannten Trägern mit sofortigem Verbund vornehmen zu können, muss das Verankerungsverhalten der Litzen bekannt sein. Die hohen Verbundfestigkeiten führen zu kurzen Übertragungslängen und verbessern dadurch die Querkrafttragfähigkeit. Bei Vorspannung mit sofortigem Verbund ist eine Mindestbetondeckung entscheidend, um Längsrisse im Verankerungsbereich zu vermeiden, die einen erheblichen Verlust an Verbundfestigkeit und im Extremfall ein Verankerungsversagen zur Folge haben. In diesem Beitrag, der im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Schwerpunktprogramms SPP 1182 entstand, werden die Untersuchungsergebnisse zum Verbundverhalten von Litzen in UHPC vorgestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen und Teil 2 die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Übertragungslänge. Bond Behavior of prestressed Strands in UHPC. Part 1: Tests on Bond Strength and Transfer Length Ultra‐High Performance Concrete (UHPC) is an appropriate construction material for pretensioned girders. To ensure an economic and safe design a detailed knowledge of the behavior of pretensioned strands in the anchorage zone is essential. The dimension of the bond anchorage zone favors the cost‐effective design of pretensioned girders, especially when the shear resistance is decisive. However, a minimum concrete cover has to be maintained to avoid splitting cracks in the transmission zone, since they lead to an uncontrolled increase in transfer length and may cause a premature anchorage failure. This paper, which resulted from the priority program SPP 1182 funded by the German Research Foundation, presents the results of investigations on the bond behavior of strands in UHPC. Part 1 deals with the experimental investigations and in part 2 a bond model is derived to design the transfer length.     

Betone für biogenen Säureangriff im Landwirtschaftsbau

Bislang werden für landwirtschaftliche Bauten, wie z. B. Stallanlagen, Behälterbauwerke, Siloanlagen oder Biogasreaktoren, Oberflächenschutzsysteme (OS) eingesetzt, die das Eindringen von beton‐ und stahlangreifenden Agenzien verhindern sollen. Betone mit einem hohen Säurewiderstand bieten eine Alternative, um auf OS zu verzichten. Die Leistungsfähigkeit dieser Spezialbetone muss entsprechend des Schädigungspotentials der jeweiligen Anwendung durch zeitraffende Einlagerungsversuche in aggressiven Medien verifiziert werden. Für die ansteigende Anzahl von Biogasanlagen (BGA) gibt es aufgrund der noch jungen Entwicklungsgeschichte und der fehlenden Zugangsmöglichkeit in die Bauwerke bisher keine umfassenden Erfahrungen zu ablaufenden Schädigungsprozessen. In Abhängigkeit von der verwendeten Anlagenverfahrenstechnik kann prinzipiell in der Flüssigphase mit einem geringen biogenen Säureangriff, dagegen im Gasphasenbereich unter bestimmten Voraussetzungen u. a. mit einem Schwefelsäure‐, Kohlensäureangriff und mit einer Karbonatisierung gerechnet werden. Derzeit werden im Rahmen eines großangelegten Forschungsvorhabens an der MFPA Leipzig GmbH/Universität Leipzig die Schädigungspotentiale in BGA an bereits geschädigten Bauwerken und an eingelagerten Laborproben analysiert. Gleichzeitig werden durch zeitraffende Einlagerungsversuche neue säurewiderstandsfähige Betone u. a. für den Landwirtschaftsbau entwickelt. Concrete for Biogenic Acid Attack in Agricultural Constructions Up to present, surface protective systems are in use for agricultural buildings, for instance: cot plants, tank construction, silo plants or even biogas fermenter. The aim is to avoid infiltration by concrete‐ and steel corrosion agents. Concrete with high acid resistance are an alternative to dispense using these surface protective systems. The performance of this special‐concrete has to be verified in aggressive media through accelerated storagetests, in accordance with the potential of damage of the equivalent application. Based on the young history of development and the absent access to the buildings, none extensive experiences of the processes of damage are noted for the increasing number of biogas plants. Dependant on the used plant‐process engineering, a less biogenic acid attack within the liquid state can be expected. Within the gaseous phase under special conditions i.a. sulfuric acid‐, carbonic acid attack and carbonation can simultaneously occur. Currently, in the context of the large‐scale research project at the MFPA Leipzig GmbH/Leipzig University, the potentials of damage within biogas plants on damaged buildings as well as embedded samples become analyzed. At the same time new acid resistance concretes, i.a. for agricultural buildings will be developed by accelerated storage‐tests.     

Tragverhalten von Stahlbetonbalken bei geneigter Querkraft

Bearing Behaviour of RC Beams Subjected to Biaxial Shear Forces The shear bearing behaviour of RC beams is still subject of expert's discussion and intensive research. Most investigations focus on uniaxial loading conditions parallel to one principal axis. More recently, biaxial shear – leading to inclined shear forces – was theoretically considered and integrated into new design concepts. However, its experimental basis is rather limited. Thus, extensive biaxial shear tests are carried out and analysed. Their main findings are presented in the paper. The design concept is elaborated to introduce inclination effects into all partitions of the resistances provided by the tensile and the compressive shear struts. Designs become more precise and more economic.     

Die Dywidag‐Versuchsschale in Wiesbaden‐Biebrich von 1931

The Dywidag Test Shell in Wiesbaden‐Biebrich from 1931 – A Contribution to the Early History of Reinforced Concrete Shell Construction in Germany In 1931, a photo was taken in Wiesbaden that made history in the field of engineering: A group of employees of the construction company Dyckerhoff & Widmann posed on a reinforced concrete test shell being just a few centimeters thick. To date, this experimental construction is presented as a symbol of the beginnings in concrete shell construction in numerous publications in Germany as well as in other countries. The paper deals with the lesser‐known circumstances of the erection of the test shell as well with its colorful history. The building does not only document the early history of shell construction. It also shows the challenges that may occur when protecting a monument of construction and industrial history that is not usable or economically exploitable.