Verbesserung der Vorhersagequa­lität von sehr kleinen Rissbreiten

Projektdaten

Kurzbeschreibung

Anlass für das Forschungsvorhaben sind die Zweifel an der Zuverlässigkeit der Ingenieurmodelle insbesondere für Rissbreiten w ≤ 0,2 mm im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Hinzu kommt die Problematik der Grenzwerte für sehr kleine Rissbreiten, die im Zusammenhang beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen gefordert werden. Eine sinnvolle Beziehung zu theoretischen Grundlagen war herzustellen. Das Ziel ist eine Unterstützung der Weiterentwicklung der gegebenen, in den Teilbereichen unbefriedigenden Bemessungsansätze, eine Vereinfachung und Absicherung der Methode der Rissbreitenbegrenzung ohne Berechnung, sowie die Definition zuverlässiger Bereiche für die Anwendung normativer Modelle und Veränderungsvorschläge. Dazu wurden Längs- und Ringdehnungsmessungen an zylindrischen Dehnkörpern durchgeführt, um die Ergebnisse mit Simulationen an langen Verbundlängen zu vergleichen. Diese gehen vereinfachend von einer zylindrischen Verbundzone aus. Weiterhin wurde die Idee einer elliptischen Verbundzone an langen und im Querschnitt größeren Verbundkörpern geprüft und anhand von Verformungsmessungen nachgewiesen. Maßstabseffekte und die Verteilung der Betonzugfestigkeit im Probekörper wurden analysiert und Bemessungsmodelle mit höherer Zuverlässigkeit entwickelt.

Bericht aus dem Jahrbuch 2009

Vorhersage sehr kleiner Rissbreiten

© Institut für Massivbau, TU Dresden

Die DAfStb-Richtlinie „Betonbau im Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“ für dichte Anlagen zum Lagern, Abfüllen und Umschlagen wassergefährdender Stoffe toleriert nur dann Risse in Stahlbetonbauteilen, wenn diese wirksam auf Rissbreiten von ≤ 0,1 mm begrenzt werden können. Das Nachweiskonzept der DIN 1045-1 ist jedoch eigentlich für Rissbreiten zwischen 0,2 und 0,4 mm ausgelegt. Die Untersuchung von Testdaten zeigt, dass die Unsicherheit der Vorhersage
w_k ≤ 0,2 mm gegenüber planmäßig größeren Rissbreiten stark zunimmt. Würde man Rechenwerte der Rissbreite ≤ 0,1 mm nach DIN nachweisen wollen, wäre in 70 % der Fälle zu erwarten, dass schon die mittlere Rissbreite im Bauteil tatsächlich größer ist. Das würde umfangreiche Nacharbeiten zur Regel machen. Auch bei der Prüfung anderer Modelle lag die Überschreitungshäufigkeit durch maximale Risse bei mindestens 65 % in der Klasse w_k ≤ 0,1 mm.

Aktuelle Tests und Ergebnisse
Zur Untersuchung der Zufälligkeit der Rissbildung und des angeschlossenen Verbundproblems wurden Tests an einfachen 600 und 3000 mm langen Dehnkörpern durchgeführt. Im Fokus standen die Erstrissbildung, Risssequenz, Risskräfte, Dehnungsentwicklung, Rissbreiten und deren statistische Verteilung. Im Ergebnis der Forschung konnten Modelle für die Sicherung gegen große Erstrisse und Alternativen für den Nachweis von Rissen im abgeschlossenen Rissbild angegeben werden. Diese sind in Nähe zum bisherigen DIN-Modell formuliert und können damit als Grundlage künftiger Standardisierungsprojekte verwendet werden. Die diskutierten, statistisch abgesicherten Modelle bieten dabei eine höhere Überschreitungssicherheit der nachgewiesenen Rissgrößen, allerdings um den Preis eines deutlich erhöhten Stahleinsatzes.

Der Forschungsbericht enthält Messergebnisse und Auswertungen zur Form der Rissufer im Bauteilinneren, zum subjektiven Fehler in Risslupenmessungen sowie zur lokalen Verbund­spannungs- und Stahldehnungsentwicklung in der Umgebung von Trennrissen. Weitere Ergebnisse umfassen Aufnahmen zur Gestalt und Häufigkeit interner Mikrorisse in der Verbundzone zwischen Stahl und Beton sowie Versuchsevidenz für zufällige Festigkeitsfelder.

Veröffentlichungen
Forschungsbericht:
Eckfeldt et. al: Verbesserung der Vorhersage­qualität von sehr kleinen Rissbreiten. Abschlussbericht, TU Dresden, 2009, 316 S.
Kurzbericht:
DIBt: Verbesserung der Vorhersagequalität
von Rissbreiten. DIBt-Mitteilungen, 5/2009,
S. 159-164, 6/2009 S. 221