Gebrauchstaug­lichkeitsmodel­le nach DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton

Projektdaten

Kurzfassung

Es sollen die Gebrauchstauglichkeitsmodelle, die in der DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton zugrunde gelegt sind, wissenschaftlich auf Plausibilität hin untersucht werden. Grundlage der Untersuchung ist der 23. Entwurf der DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton für die Bemessung von Bauteilen aus Stahlfaserbeton, die eine notwendige Ergänzung zur derzeit gültigen Fassung der DIN 1045-1 darstellt. Das Kapitel 11 der Richtlinie enthält die Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit. Gegenstand der wissenschaftlichen Untersuchung sind die in der Richtlinie enthaltenen Ergänzungen zum Rissbreitenkonzept und zur Begrenzung der Verformung nach DIN 1045-1. Allgemein nachgewiesen ist, dass die Zugabe von Stahlfasern das Dehnverhalten des Betons unter Last, insbesondere das Nachbruchverhalten, positiv beeinflusst. Es ist ebenfalls anzunehmen, dass bis zu einer bestimmten Rissbreite Zugkraftanteile durch die Stahlfasern über die entstandenen Rissufer im Beton übertragen werden können, was gleichzeitig eine deutlich geringere Beanspruchung des Betonstahls, d. h. eine Verringerung der Stahlspannung im Riss zur Folge hat. Die daraus resultierende geringere Dehnungsdifferenz zwischen Betonstahl und umgebendem Beton führt zu wesentlich kleineren Rissbreiten in einem Zugstab aus Stahlfaserbeton im Vergleich zu reinem Stahlbeton. Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Studie dienen der Absicherung der in der Richtlinie gewählten Ansätze.

Bericht aus dem Jahrbuch 2009

Gebrauchstauglicher Stahlfaserbeton

© Lars Eckfeldt

Im Rahmen der Diskussion der Bemessungsregeln für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit der DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton wurden die Modellvorschläge der letzten Entwurfsgeneration geprüft, um Anhaltspunkte für letzte Modifikationen der inzwischen verabschiedeten Endfassung der Richtlinie zu erhalten. Geprüft werden konnten für kombibewehrte Bauteile die Modellvorschläge zur Begrenzung der Erstrissbreite, Rissbreitenbegrenzung für das abgeschlossene Rissbild und die Begrenzung der Durchbiegung. Anhand einer Literaturstudie wurden aus veröffentlichten Testdaten der nationalen und internationalen Forschung die notwendigen und verfügbaren Parameter entnommen. Diese wurden den auf die jeweilige Prüfaufgabe ausgerichteten Datenbanken hinzugefügt. Erfasst wurden 45 Experimente für die Begrenzung der Erstrissbreite, 65 Experimente für die rechnerische Rissbreitenbegrenzung und 27 Experimente zur Begrenzung der Durchbiegung. Die Zusammenführung internationaler Testdaten erforderte die Konversion der repräsentativen Zugspannungs-Dehnungsverläufe, da in der Evolution des Stahlfaserbetons auch die Bezugsgrößen an unterschiedlichen, zum Teil noch nicht standardisierten Tests gewonnen wurden.

Ergebnisse
Rechnerisch waren die für die Begrenzung der Erstrissbreite notwendigen Bewehrungsquerschnitte in einigen wenigen Versuchen nicht erreicht. Die Versuchsergebnisse zeigten jedoch, dass die Grenzrissbreiten verschiedener Anforderungsklassen nie erreicht wurden und der Nachweis für den untersuchten Parameterbereich zuverlässig ist. Für die in Versuchen beobachteten Risse unter Last wurden nur wenige Beispiele gefunden, in denen der für den Hochbau wichtige Grenzwert von 0,3 mm für charakteristische Rissgrößen bzw. 0,3/1,8 mm für mittlere Rissgrößen begrenzt überschritten war. Unabhängig von den diskutablen Parameterkonversionen kann also der Einsatz des Baumaterials im untersuchten Bereich Gebrauchstauglichkeit zuverlässig sichern. Auch die Beschränkung der Durchbiegung auf L/500 war in allen relevanten Versuchen an balkenförmigen Bauteilen nachweisbar. Für die Untersuchung größerer Biegeschlankheiten war jedoch keine Datengrundlage verfügbar.

Bericht

Eckfeldt, L.; Lindorf, A.; Lemnitzer, L.:
Gebrauchstauglichkeitsmodelle nach DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton. Forschungsbericht im Auftrag des DAfStb, Institut für Massivbau, ­Technische Universität Dresden, 2009, 57 S.