Versuchsresultate der Balken B9 bis B21

Research Collection

Working Paper

Versuchsresultate der Balken B9 bis B21

Author(s):

Ammann, Jakob Walter; Mühlematter, Martin; Bachmann, Hugo Publication Date:

1983

Permanent Link:

https://doi.org/10.3929/ethz-a-000274742

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ETH Library

Versuche an Stahlbeton- und

Spannbetonbalken unter stoss¬

artiger Beanspruchung Teil 4

Versuchsresultate der Balken B9bisB21

Walter Ammann MartinMuhlematter

Hugo

^Bachmann

Januar1983 Bericht Nr. 7709-4

Birkhäuser

Verlag

^{Basel Boston}

Stuttgart

Institut fürBaustatikund Konstruktion ETH Zürich

Nachdruck verboten.

AlleRechte,insbesondere das der

Übersetzung

^{in fremde}

Sprachen

^und der

Reproduktion

^auf

photostatischem Wege

^{oder durch}

Mikrofilm,

vorbehalten.

<

1983,

Birkhäuser

Verlag

^Basel ISBN

3-7643-1487-7

Versuche an Stahlbeton- und Spannbetonbalken

unter stossartiger Beanspruchung

Teil4

Versuchsresultate der Balken B9bisB21

von

Dipl. Ing

Walter Ammann

Dipl. Ing

Martin Mühlematter

Prof.Dr.

Hugo

^Bachmann

Institut für Baustatik und Konstruktion

Eidgenössische

Technische Hochschule Zürich

Zürich Januar1983

Versuche

an

Stahlbeton- und Spannbetonbalken unter stossartiger Beanspruchung

Teil 1:

Zugversuche

^an

Bewehrungs-

^und

Spannstahl

^{mit erhöhter}

Dehngeschwindigkeit.

Bericht Nr. 7709-1, Juni 19S2.

Teil 2:

Konzeption

^und

Durchführung

^der Balkenversuche,

Zusammenfassung

^{der Versuchs¬}

resultate.

Bericht Nr. 7709-2, Dezember 19B2.

Teil 3: Versuchsresultate der Balken P1, P2 und B1 bis B8.

Bericht Nr. 7709-3, Dezember 1982.

(Auf

Anfrage

erhältlich: Institut für Baustatik und Konstruktion,

ETH-Hönggerberg,

Sekretariat HIL E 13.3, CH-8093 Zürich)

Teil 4: Vsrsuchsresultate der Balken B9 bis B21.

Bericht Nr. 7709-4, Januar 1983.

(Auf

Anfrage

erhältlich: Institut für Baustatik und Konstruktion,

ETH-Hönggerberg,

Sekretariat HIL E 13.3, CH-8093 Zürich)

Teil 5: Verhalten von

zweifeldrigen

Stahlbetonbalken bei Ausfall einer

Unterstützung.

Bericht Nr. 7709-5, März 1983.

Inhaltsverzeichnis

Seite

EINLEITUNG 1

VERDANKUNG 4

LITERATURVERZEICHNIS 5

BALKEN B 9 B 9-1 ^- B 9-21

BALKEN B10 B10-1 ^- B10-13

BALKEN B11 B11-1 ^- B11-36

BALKEN B12 B12-1 ^- B12-14

BALKEN B13 B13-1 ^- B13-40

BALKEN B14 B14-1 ^- B14-23

BALKEN B15 B15-1 ^- B15-17

BALKEN B16 B16-1 ^- B16-30

BALKEN B17 B17-1 ^- B17-30

BALKEN B18 B18-1 ^- B1S-34

BALKEN B19 B19-1 ^- B19-16

BALKEN B20 B20-1 ^- B20-13

BALKEN B21 B21-1 ^- B21-19

Einleitung

Der

vorliegende

Versuchsbericht Teil 4 ist im Rahmen des

Forschungsprojektes

"Stahlbeton- und

Spannbetonbalken

^unter

stossartiger Beanspruchung"

^{des Institutes für Baustatik und} Konstruktion der ETH Zürich

ausgearbeitet

^{worden. Er umfasst sämtliche Resultate} der Ver¬

suche mit den Balken B9 bis B21 der 2. Serie. Die

Darstellung

^der

verschiedenartigen

^Ver¬

suchsresultate ist im Abschnitt 5 des Textbandes der Versuchsberichte

[1]

(Teil 2) de¬

tailliert

erläutert,

^{wobei dort auch die}

Eigenheiten

^der verschiedenen Resultat-Darstel¬

lungen

ausführlich beschrieben und

Querverweise

auf zusätzliche

Erläuterungen

^{in anderen} Abschnitten des Textbandes

angegeben

^{werden. An} dieser Stelle wird deshalb nur eine sum¬

marische Uebersicht über Aufbau und

Gliederung

^der

Resultat-Darstellungen gegeben.

^Die Resultate der Versuche mit den beiden Pilotbalken P1 und P2 und den Balken B1 bis B8 der 1. Serie sind

analog

ⁱⁿ

[2]

(Teil 3)

dargestellt.

Balken-

und

vsrsuchsspezifische Angaben

Grundsätzlich rauss pro Balken unterschieden werden zwischen

sogenannten balkenspezifischen Angaben

^und

versuchsspezifischen Angaben.

^{Erstere vermitteln die für alle Versuche}

gleich¬

bleibenden Informationen zum Balken selbst und sind stets den

Resultat-Darstellungen

^zu den einzelnen Versuchen

vorangestellt.

^{Letztere umfassen die in den einzelnen Versuchen} ge¬

messenen Grössen in verschiedensten

Darstellungsarten.

^Diese

Unterscheidung

^{wird auch aus} der

Numerierung

^{der einzelnen Bilder} ersichtlich.

Bildnumerierung

Die den Bildtiteln

vorangestellte

^Bildnummer

beginnt

^{stets mit der}

Balkenbezeichnung.

^Als zweite Zahl steht (von der

Balkenbezeichnung

^{mit Punkt}

abgetrennt)

^{bei den}

balkenspezifi-

schen

Angaben

^{stets eine}

Null,

bei den

versuchsspezifischen Angaben

^die

entsprechende

^Ver¬

suchsnummer. Innerhalb dieser balken- bzw.

versuchsspezifischen Angaben

^{werden die Bilder}

jeweils

fortlaufend durchnumeriert (mit Bindestrich an zweite Zahl

angehängt).

^Damit erge¬

ben sich als

Beispiele folgende Bildnumerierungen:

Bild B10.0-3:

bedeutet 3. Bild der

balkenspezifischen Darstellungen

^{des Balkens B10.}

Bild B1D.1-6:

bedeutet 6. Bild der

versuchsspezifischen Darstellungen

^{des 1. Versuches mit dem Balken} B10.

Seitennumerierung

Auch die

Numerierung

^{der Seiten in diesem} Resultatband

erfolgt

^{nach einem ähnlichen Ord¬}

nungsprinzip,

^{indem auf eine}

durchgehende Numerierung

^{verzichtet wird und an deren Stelle}

nur eine fortlaufende

Numerierung

pro Balken in der

folgenden

^Form

eingeführt

^wird:

z.B. Balken B10: B1D-1 bis B10-13

Balkenspezifische Angaben

Die

balkenspezifischen Angaben

^{und Bilder}

beginnen

^{stets mit der} Titelüberschrift des be¬

treffenden Balkens, ^z.B. "BALKEN B2". Anschliessend werden

jeweils

^die

wichtigsten

^verwen¬

deten

Widerstandsparameter

^{und die}

dynamischen

^Parameter

aufgelistet

^{sowie eine}

knappe

^Um¬

schreibung

^der

jeweiligen

Versuchsziele und der

Anordnung

^der Messstellen

gegeben.

^Zusätz¬

lich wird eine kurze

qualitative Beschreibung

^der

wichtigsten,

^{in den einzelnen Versuchen}

erhaltenen

Resultate angefügt.

Dieser Textteil vermittelt somit eine kurze

Einleitung

ⁱⁿ die

nachfolgenden Resultat-Darstellungen,

^{weist auf}

allfällige

Besonderheiten hin und

gibt teilweise auch

eine

qualitative Beschreibung einzelner Bilder

und

Tabellen

des

Textbandes.

Die einzelnen

Bemerkungen

ⁱⁿ diesem Textteil beziehen sich im wesentlichen auf (Reihenfol¬

ge

entsprechend

^der

Reihenfolge

der Bilder):

-

Verformungsverhalten,

^Rissbild

- Bleibende

Dehnungen

-

Energieaufnahmevermögen

-

Aufprall-

^und Gelenkreaktion,

Beschleunigungen

-

Dehnungsmessungen

^{während der Versuche}

-

Dehngeschwindigkeiten

-

Eigenfrequenz, Dämpfung

Als erstes Bild ist anschliessend ein

Bewehrungs-

^und

Messstellenplan dargestellt.

^{Aus dem}

Bewehrungsplan gehen

^die

Abmessungen

^{des Balkens und die}

eingelegte Längs-

^und

Bugelbeweh¬

rung hervor. Im

Messstellenplan

^{sind sämtliche} Messstellen

eingezeichnet

^{und vermasst.}

Als nächstes

folgen

^eine

Zusammenstellung

^von Uebersichtsfotos des Balkens ^vor und nach den einzelnen Versuchen und im

ausgebauten

^{Zustand zur}

Veranschaulichung

^der

Verformungs¬

fähigkeit

^{der Balken sowie einzelne} Detailaufnahmen vom

eigentlichen BruchberBich,

^{von der}

Aufprallzone

^{und vom} Gelenkbereich sowie ^von

allfälligen

^weiteren interessanten Details.

In einem weiteren Bild werden der Verlauf der

Betonstauchungen

^{und der}

Stahldehnungen

^aus den

Deformetermessungen

ⁱⁿ einem Raster über den Balken

dargestellt,

^{wobei bei mehreren}

Versuchen mit dem

gleichen

^{Balken so viele}

^Versuche,

^wie

graphisch

^sinnvoll darstellbar,

aufgezeichnet

^werden.

In einer Uebersicht werden auf der

gleichen

^{Seite wie die}

Dehnungsverläufe

^{aus den Defor¬}

metermessungen

^die

Biegelinien

^und

Krümmungsverläufe

^{aus den}

Nivellements-Nessungen darge¬

stellt. In der linken

Darstellung

^{sind die nach}

jedem

^Versuch ermittelten Gesamtverformun¬

gen

(Biegelinien) aufgetragen,

^{in der rechten die daraus} errechneten

Krümmungsverläufe längs

des Balkens. Die verwendete

Signatur

^{ist für beide}

Darstellungen gültig,

^{wobei in der Le¬}

gende

^noch zusätzliche

Angaben

^{über die} Gesamtmasse (Balkenmasse und

allfällige

^Bleizu¬

satzmassen),

Fallhöhe und

Bezugslage angegeben

^sind.

Versuchsspezifische Angaben

Die

versuchsspezifischen Angaben beginnen

^{stets mit der} Titelüberschrift des betreffenden Versuches, z.B. "VERSUCH B9.2".

Es

folgen

^{zwei Bilder mit der}

Biegelinie

^{und dem}

Krümmungsverlauf

^{aus der} Nivellements-

Messung

^{für den} betreffenden Versuch. Diese

Darstellung wiedergibt

^den pro Versuch erziel¬

ten

Verformungszuwachs

^{und die damit verbundene} zusätzliche

Krümmung.

Normalerweise werden auf der

gleichen

^{Seite wie die}

Einzeldarstellung

^der Nivellements-

Messung

^{auch die aus den Aufnahmen mit der} Schnellbildkamera vorgenommenen Filmauswertun¬

gen

dargestellt.

^Diese Bilder umfassen

Biegelinien

^zu verschiedenen

Zeitpunkten

^{sowie Zeit¬}

verläufe einzelner

Balkendurchbiegungen,

^des Gesamtdrehwinkels und des

Tangentenschnittpunk¬

tes.Daran anschliessend

folgt

^{eine Tabelle mit den} wesentlichsten Informationen ^zur Auswer¬

tung

^der

PCM-Magnetband-AufZeichnungen.

Einen wesentlichen Anteil an den

Resultat-Darstellungen

^{hilden die aus den} PCM-AufZeichnun¬

gen erhaltenen Resultate. Sie umfassen:

- Zeitverläufe von

Aufprallreaktion

^und

Einsenkung

^{sowie daraus ermittelte}

Kraft-Weg-Cha¬

rakteristik und

Energieaufnahme

^des

Aufprallelementes (Stossdämpfer

^oder

Ringfederpuffer)

- Zeitverläufe von Gelenkreaktion und

Durchbiegung

ⁱⁿ Balkenmitte

- Zeitverlaufe von

Beschleunigungen

ⁱⁿ

Einzel-Darstellungen

^{bzw. in einzelnen}

Balkenpunkten

- Zeitverläufe von

Dehnungen

^der

Längsbewehrung

(oder auf dem Beton) in einzelnen Balken¬

punkten

- Verlauf der

Dehnungen entlang

^{des Balkens}

(Längsbewehrungen

^{oder Beton) zu}

gleichen

^Zeit¬

punkten

- Zeitverläufe von Dehnmessstellen und

dazugehörende Dehngeschwindigkeiten

In zahlreichen

Darstellungen

^{werden zu}

Vergleichszwecken

^einzelne

Messgrössen gemeinsam dargestellt,

^z.B. Zeitverläufe von Dehnmessstellen im

gleichen Balkenquerschnitt,

^etc.

Wenn immer

möglich

^{werden bei mehreren Versuchen mit dem}

gleichen

^{Balken stets dieselben}

Messstellen

aufgezeichnet.

^{Dabei kann es natürlich vorkommen, dass mit} zunehmender Bean¬

spruchung gerade

^{auf der unteren}

Längsbewehrung

^{die eine oder andere} Dehnmessstelle ^aus¬

fällt. Wenn

möglich

^{wird sie ersetzt durch die}

Aufzeichnung

^einer benachbarten Messstelle.

Verdankungen

Der

vorliegende

Resultatband 2 des Versuchsberichtes ist iro Rahmen des

Forschungsprojektes

"Stahlbeton- und

Spannbetonbalken

^unter

stossartiger Beanspruchung"

^{des Instituts} für Bau¬

statik und Konstruktion der ETH Zürich

ausgearbeitet

^{worden. Dieses}

Projekt

wurde vom Bun¬

desamt für Genie und

Festungen,

Bern, ⁱⁿ erheblichem Masse unterstützt und von Herrn A.

Meyer, Sektionschef, begleitet.

^{Für diese}

grosszügige Unterstützung

^{möchten die Verfas¬}

ser dem Bundesamt und insbesondere den Herren A.

Meyer

^{und Div B. Hirzel herzlich danken.}

Sämtliche Versuche wurden durch die

Abteilung

¹¹⁶ "Massivbau" der

Eidgenössischen

Material¬

prüfungs-

^und Versuchsanstalt (EMPA) in Dübendorf

durchgeführt.

Bei der

Auswertung

^{der Vielzahl von} Versuchsdaten konnten zahlreiche

Einrichtungen

^{an ver¬}

schiedenen Institutionen in

Anspruch

genommen werden:

- die

Auswertung

^{der auf}

Magnetband gespeicherten

^PCM-Daten

erfolgte

^{auf den PdP 11/35 bzw.}

11/45 ^-

Anlagen,

^{die den Instituten der}

Abteilung

^für

Bauingenieurwesen

^{an der ETH}

Höng- gerberg

^{(KID zur}

Verfügung

^stehen.

- die

Auswertung

^des

umfangreichen

Filmmateriales

erfolgte

^{auf einem}

Digitalisiertisch

^im Laboratorium für Biomechanik und anschliessend auf einem

Minicomputer

^{des Instituts für} Grundbau und Bodenmechanik.

- Sämtliches Fotomaterial stammt vom Fotodienst der EMPA.

All diesen Institutionen sei für die

gute

Zusammenarbeit bestens

gedankt.

Bei der

Darstellung

^des

umfangreichen

Datenmaterials waren am Institut für Baustatik und Konstruktion zahlreiche Mitarbeiter und studentische Hilfskräfte

mitbeteiligt.

^{Ein beson¬}

derer Dank

gebührt

^{dabei Herrn Dr. X. Studerus für das Entwickeln der} erforderlichen Com¬

puter-Software,

^{Fräulein M.} Ackermann, stud. med., ^{für das Erstellen der}

Computer-Plots

sowie Fräulein D. Delcö, lie.

phil.

^{I. und Herrn Th.} Keller, ^stud.

Bauing.,

^{für das Auf¬}

kleben der

Zeichnungen,

^{Plots und Fotos auf die}

Druckbogen.

Herr R. Caflisch, administrativer Leiter des Instituts für Baustatik und Konstruktion, be- fasste sich mit den zahlreichen administrativen

Aufgaben,

^{Herr L.}

Sieger

^{erstellte die}

Tuschzeichnungen,

^{Herr E.}

Mengisen

^vom Bürozentrum Wiedikon schrieb die

Druckbogen

^und

Herr G. Göseli betreute die

Drucklegung.

Für diese wertvolle

Unterstützung

^{und die}

ausgezeichnete

Zusammenarbeit danken die Verfas¬

ser allen

Genannten,

wie auch allen anderen, die zum

Gelingen

^dieses

Forschungsprojektes

beigetragen

^{haben, sehr herzlich.}

Literaturverzeichnis

[1]

Ammann W., Mühlematter M., Bachmann H.: "Versuche an Stahlbeton- und

Spannbeton¬

balken unter

stossartiger Beanspruchung.

^{Teil 2:}

Konzeption

^und

Durchführung

^der Versuche,

Zusammenfassung

^der Versuchsresultate", Institut für Baustatik und Konstruktion, ETH Zürich, Versuchsbericht Nr. 7709-2, ^Dezember 1982, Birkhäuser

Verlag

^{Basel und}

Stuttgart.

[2]

Ammann W., Mühlematter M., Bachmann H.: "Versuche ^an Stahlbeton- und

Spannbeton¬

balken unter

stossartiger Beanspruchung.

^{Teil 3:} Versuchsresultate der Balken P1, P2 und B1 bis B8", Institut für Baustatik und Konstruktion, ^ETH Zürich, ^Versuchs¬

bericht Nr. 7709-3, Dezember 1982, Birkhäuser

Verlag

^{Basel und}

Stuttgart.

[3]

Mühlematter M., Ammann W., Bachmann H.: "Versuche an Stahlbeton- und

Spannbeton¬

balken unter

stossartiger Beanspruchung.

^{Teil 5: Verhalten von}

zweifeldrigen

Stahlbetonbalken bei Ausfall einer

Unterstützung",

^{Institut für Baustatik und} Konstruktion, ^ETH Zürich, Versuchsbericht Nr. 7709-5, März 1982, Birkhäuser

Verlag

Basel und

Stuttgart.

BALKEN B9

B9-1

Widerstandsparameter:

Querschnitt

Längsbewehrungsgehalt

Stahlsorte

Plattenbalken D.44 %

lila, ^naturhart

Dynamische

^Parameter:

Masse

Gesamtlänge Aufpralle

^lernent

PrüfVorgang

Fallhöhen H, Einstellzahl E

600

kg/m'

B.15 m

Stossdämpfer,

^variable Einstellzahl E

mehrmalig

Versuch B9.1 H ^- 3.75 m E ⁼ 5 B9.2 H ⁼ 1.70 m E ^- 5

Ziel der Versuche:

Der Balken B9 weist einen

Plattenbalken-Querschnitt

auf, wobei die

Längsbewehrung

^derart

gewählt

wurde, ^dass ein den Balken B4, ^B5 und B8 ähnliches Bruchmoment resultiert. Mit die¬

sen Balken kann somit der Parameter

Querschnittsform

untersucht werden. Die

Ausbildung

^der

Schubbewehrung

^{ist vom Balken B7}

übernommen,

^sodass insbesondere im

Aufprallbereich

^der Einfluss der im

Vergleich

^{zum Balken B7}

verdoppelten

Balkenmasse auf die

Ausbreitung

^von Schubrissen untersucht werden kann. Mit dem Balken B18 ist zudem der

Vergleich

^{mit einem}

vorgespannten

Plattenbalken

möglich.

Die Art der Messstellen ist

analog

^{zu den Balken der 1. Serie,}

hingegen

^{weicht deren Anord¬}

nung z.B. wesentlich vom Balken B7 ab, indem im

Aufprallbereich

^{sehr viele} Messstellen kon¬

zentriert

angeordnet

^sind. Insbesondere interessieren die

Dehnungen

^{auf der}

Schubbewehrung.

Resultate:

Verformungsverhalten,

^Rissbild

Ueber die zwei mit dem Balken B9

durchgeführten

^Versuche

ergibt

^{sich eine} aufsummierte, totale Fallhöhe von H ^¦ 5.45 m, wobei die maximale

plastische Verformung

^{nach Abschluss} der beiden Versuche 881 mm

beträgt.

^{Die im Versuch B9.1 erzielte maximale}

plastische

^Durch¬

biegung

^{ist im}

Vergleich

^{zum Versuch B5.1 113 mm kleiner. Der Versuch B9.2}

bringt

^{im Ver¬}

gleich

^{zum Versuch B4.8 trotz bedeutend}

grösserer Beanspruchung

^{aus dem}

vorangehenden

^Ver¬

such und noch ^um 0.20 ^m

grösserer

^{Fallhöhe eine nur} unwesentlich

grössere,

^maximale

pla¬

stische

Verformung

^{(273 mm bei B9.2}

gegenüber

^{211 mm bei B4.8). Auch damit wird das wesent¬}

lich bessere

Verformungsverhalten

^der Plattenbalken im

Vergleich

^{zu den Balken mit Recht¬}

eckquerschnitt bestätigt.

Bereits vor dem ersten Versuch B9.1 hat sich das Rissbild mit Ausnahme der Endbereiche

praktisch vollständig ausgebildet.

Der Rissabstand ist dabei

weitgehend

^{identisch mit dem}

Bügelabstand.

^{Die Rissweiten}

betragen

^{rund 10/100 mm. Nach dem Versuch B9.1 sind auch in} den

Endbereichen,

insbesondere im

Aufprallbereich,

^{deutliche Risse erkennbar. Im Mittel¬}

abschnitt des Plattenbalkens haben sich die Risse bis auf maximal 700/100 mm

geöffnet,

^wo¬

bei wiederum eine starke

Auffächerung

^{der Risse in der unteren} Balkenhälfte sichtbar wird.

Die

Rissspitzen

^{sind in der Platte bis}

wenige

^{Zentimeter an den oberen Rand}

vorgedrungen.

Der Beton ist in der Druckzone zwischen x ⁼ 3.60 m und x ^- 4.30 ^m an mehreren Stellen deutlich

gestaucht,

^{v. a. bei x = 4.30 m, wo der Beton} quer über die ganze Platte bis auf

B9-2

eine Tiefe von maximal 20 mm

abgeschuppt

^ist. Trotzdem dürfte die

Tragfähigkeit

^{des Plat¬}

tenbalkens

infolge

^dieser

Schwächung

^{nicht wesentlich}

abgemindert

^{worden sein. Auf der}

Plattenoberseite

sind im

Aufprallbereich

^keine

Längsrisse

feststellbar.

Nach dem 2. Versuch B9.2 ist die Platte bei x ^- 4.30 ^m sehr stark

beschädigt,

^{auf der Bal¬}

kenrückseite auch in

Längsrichtung.

^{Die Platte ist} dort ^um mehrere Zentimeter in der Höhe versetzt. Die Stäbe der oberen

Längsbewehrung

^{sind teilweise}

gestaucht,

der Beton maximal 50 mm tief zerstört. Praktisch die

gesamte Verformung

^{hat sich in die aus dem} Versuch B9.1

geschwächte

^{Zone in} Balkenmitte konzentriert. Die Rissweiten der seitlichen Balkenabschnit¬

te haben

gegenüber

^{dem 1.} Versuch z.T. sogar

abgenommen. Entlang

^{der unteren}

Längsbewehrung

ist der Beton an mehreren Stellen

ausgebrochen.

^Die

Ausfächerung

^{der Risse in} horizontaler

Richtung

^{ist sehr}

ausgeprägt.

^Die

Rissspitzen

^{sind in der} Platte fast

durchwegs

^{bis etwa}

2D mm an den oberen Rand

vorgestossen, einige

^{Risse sind} sogar

durchgehend.

Im

Aufprallbereich

^{sind nach dem 1. Versuch B9.1 mehrere Schubrisse} feststellbar. Die Riss¬

weite

beträgt

^{maximal 3/100 mm bei einer}

Rissneigung

^{zwischen 45 und 65 . Der 2.} Versuch B9.2 vermochte an diesem Bild nichts mehr zu verändern.

Bleibende

Dehnungen

Die mittels Deformeter gemessenen, mittleren

Stauchungen

^und

Dehnungen betragen

^{im Bereich}

von x ^¦ 2.50 m bis x ^¦> 7.00 ^m im Mittel nach Versuch B9.1 auf dem Beton rund 4 %o bzw.

rund 20 %o auf der unteren

Längsbewehrung.

^{Im Maximum}

betragen

^{diese Werte -} sofern sie

überhaupt

^{erfasst werden konnten - etwa 8 %o auf dem Beton und 37} %o auf der unteren

Längs¬

bewehrung.

^{Während des 2. Versuches B9.2 sind} insbesondere auf der unteren

Längsbewehrung

die meisten Messstellen

ausgefallen,

^{so dass die}

entsprechenden

^Werte

weitgehend

^fehlen.

Energieaufnahmevermögen

Die aus den

Nivellements-Messungen abgeleiteten Krümmungsverläufe

konzentrieren sich in beiden Versuchen in den Bereich der

grössten Zerstörungen

^{in der}

Betondruckplatte.

^Die

-1 -1

maximale

Krümmung beträgt

^{nach dem 1. Versuch B9.1 0.22 m bzw. 0.38 m nach Versuch}

B9.2. Die

plastische Länge beträgt

^{1 , = 4.0 m.}

Bezogen

^{auf die}

gesamte,

^zur

Verfügung

stehende

potentielle Energie ergibt

^{sich für den Versuch B9.1 eine}

Energieaufnahme

^von 61 %. Dieser Wert kann auch ^aus einer

Extrapolation

^der

entsprechenden

^{Werte des Balkens}

B7 erhalten werden. Somit scheint der Parameter

Querschnittsform

^einen

grösseren

^Einfluss auf die

Energieaufnahme

^zu

^haben,

^{als etwa die} Balkenmasse. Die

Energieaufnahme

^{von 56 %} im 2. Versuch B9.2 ist im

Vergleich

^{zum Balken B7}

hingegen

^{rund 10 % höher. Dies}

bestätigt allerdings

^{die bereits} beim Versuch B8.2

gemachte Feststellung,

^{dass in}

Versuchen,

die für den Balken eine

gegenüber

^dem

vorangehenden

^Versuch verminderte

Beanspruchung bringen,

^stets

eine höhere

Energieaufnahme

resultiert, ^{als bei} kontinuierlich

gesteigerter Beanspruchung.

Aufprall-

^und

Gelenkreaktion, Beschleunigungen

Die beiden Versuche passen sich

einigermassen gut

^{in die durch die Versuche mit den Balken} B4 und B5

vorgegebene

^lineare

Abhängigkeit

^{zwischen maximaler}

Aufprallreaktion

^und Fallhöhe

(H)

3/5 ein. Bei der Grösse der maximalen Gelenkreaktion kann wiederum keine

Abhängigkeit

ermittelt werden.

Bei den maximalen

Beschleunigungen

^kann

festgestellt

werden, ^{dass der} direkt über dem Auf-

prallp.unkt

^{auf der} Plattenoberseite gemessene Wert beim 1. Versuch B9.1 mit rund 320 g et¬

wa

doppelt

^{so hoch}

ist,

^{wie der}

entsprechende

^{Wert am} Plattenrand. Mit

wenigen

^Ausnahmen

sind die bei den Plattenbalken gemessenen

Beschleunigungen grösser

^{als bei den Balken mit}

Rechteckquerschnitt

^{mit im}

übrigen

^ähnlichen Versuchs-Parametern.

B9-3

Dehnungsmessungen

^{während der Versuche}

Die Zeitverlaufe der Dehnroessstellen auf der unteren

Längsbewehrung

^{und auf der Schubbe¬}

wehrung

^{stimmen im}

Aufprallbereich

tendenziell überein. In der

Schubbewehrung

^{werden dabei}

Maximalwerte von rund 1.2 %o im Versuch B9.1 und 0.70 %o im Versuch B9.2 erreicht. Inte¬

ressant ist auch die

gute Uebereinstimmung

^der Zeitverläufe der Dehnmessstellen auf der

Platten-Querbewehrung

^{mit der}

Beschleunigung

^am Plattenrand. Im Maximum werden dort 4 %o

Dehnung

^{erreicht (Versuch} B9.2). Aus dem Zeitverlauf über rund 1.4 s kann auch eine Fre¬

quenz der

Plattenschwingung

^{von etwa 2.8 Hz ermittelt werden.}

Dehngeschwindigkeiten

Die maximalen

Dehngeschwindigkeiten

^{erreichen im 1. Versuch B9.1 auf der unteren}

Längsbe-

"

-1 ^" -1

wehrung ungefähr

^{e = 2.0 s , auf der}

Schubbewehrung

^{e = 0.50 s im 1. Versuch B9.1 und}

-i

e ⁼ 0.12 s im 2. Versuch B9.2. In der

Plattenbewehrung

^werden

Dehngeschwindigkeiten

^bis

-1 -1

e ⁼ 0.90 s im 1. Versuch B9.1 und e ⁼ 1.2 s im 2. Versuch B9.2 berechnet.

Eigenfrequenz, Dämpfung

Die in den

Ausschwingversuchen

^ermittelte

Eigenfrequenz

^{fällt nach}

Aufbringen

^{der Bleizu¬}

satzmassen noch vor dem 1. Versuch B9.1 von f ⁼ 6.34 Hz auf 4.32 Hz. Damit hat sich die

Steifigkeit

^des Plattenbalkens durch das

Aufbringen

^der Bleizusatzmassen ^um rund 8 % ver¬

mindert. Auch der

gleichzeitig

^ermittelte

Dämpfungskoeffizient steigt

^{dabei von}

£

^{= 0.020} auf

£

⁼ 0.U46, ^um nach dem 1. Versuch B9.1 wieder auf

£

⁼ 0.030 abzufallen. Die

Eigen¬

frequenz

fällt im 1. Versuch B9.1 auf f ⁼ 3.16 Hz, Nach dem 2. Versuch konnten ^aus den

Ausschwingversuchen

^keine

eindeutigen

^{Werte mehr ermittelt werden.}

Hingegen

^{konnte aus} den Schwarz/Weiss-Filmaufnahmen der

Dämpfungskoeffizient

^{aus dem 1.}

Schwingungszyklus

zu

5

^{= 0.161 errechnet werden.}

BEWEHRUNGSPLAN

BALKEN B9

806

-®

406 lIlIlI1Jl1IlIlI

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I1I1I1I1I1I1Ii

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0.20

BS

2CJ

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Stahlschurr12<*22+1»20,

m> d>

2Steckbg 10 8.15

Stahlplatte 400x100x15

I

0.30I0.30I MESSSTELLENPLAN D ).254x0.10015IO.S

-+-+

JT**/*

3.000.200100.200.200.30

f H * i—f-

3.20015

gekSEs LS m 59J [iöllSS, ^]

(Nr.58,59,60InBalkenmittelebene)

nr

53

i

null in ii

o

J^ I I II

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0.15

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SCHNITTD-D Blei

^mUj^.

[56]

y^-1 0.03,,

L

: |50|

obenamStossdämpfer

M50|

untenomStossdämpfer (Dreibein)

Bild B9.0-1: Bewehrungs- und Messstellenplan

SCHNITTE-E Stobfür DMSundD

SymbolNummerderMSBezeichnung INNEREMESSSTELLEN(MS)

?

1-M2DMSaufStahl AEUSSEREMESSSTELLEN(MS)

?

—0— a

**-

58,59,60 55,150 53,56 52,54 ohneAngabe

DMSaufBeton Kroftmessdose Beschleunigunflsoufn. Wegaufnehmer Deformeter

B9-5

T

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CSI I o

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B9-6

Vor Versuch B9.1

Nach Versuch B9.1 , Fallhöhe H ⁼ 3.75 m

Nach Versuch B9.2 , Fallhöhe H ⁼ 1.70 ^m

Ausgebauter

^{Zustand , Rückseite}

Bild B9.0-3: Uebersichtsfotos

vor

Versuch B9.1 und nach den Versuchen B9.1 und B9.2

B9-7

Vorderseite

Bereich in Feldmitte

Rückseite 3.50 m ^- 4.50 m) nach Versuch B9.1

Vorderseite, ^{x =} 3.40 m ^- 5.50 m Vorder- und Oberseite, ^{x =} 3.50 m ^- 4.60 ^m Bereich der

grössten Beanspruchung

^{in Feldmitte nach Versuch B9.2}

Rückseite,

^{x= 3.50 m- 4.60 m Rück- und}

Oberseite,

^{x = 3.60 m - 4.40 m} Bereich der

grössten Beanspruchung

^{in Feldmitte nach Versuch B9.2}

Bild 69,0-4: Detail aufnahmen nach den Versuchen B9.1 und B9.2

B9-8

Vorderseite Rückseite

Rissbild in der

Aufprallzone

^{des Balkens nach Versuch B9.1}

Vorderseite Rückseite

Rissbild in der

Aufprallzone

^{des Balkens nach Versuch B9.2}

Vorderseite Vorderseite

Rissbild im Gelenbereich nach Versuch B9.1 Rissbild im Gelenkbereich nach Versuch B9.2

Bild B9.0-5: Detailaufnahmen nach den Versuchen B9.1 und B9.2

B9-9

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Bild B9.0-6: Dehnungsverläufe

^aus

^den Deformetermessungen ^{für die} Versuche B9.1 und B9.2

8.B 7.8 6.B 5.0 4.8 3.8 2.8 1.8 X CM

r* _V

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SIEN. VERSUCHHRSSE HÖHE V

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RESULTBTEBEZÜGLICHNULL MIT BLEI CHRSSE 688 CKG/m)

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8.8 7.8 6.8 5.8 4.8 3.8 2.8 1.8 X CMJ

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|

x -.258 3 tc X

Bild B9.0-7: Biegelinien und Krünmungsverläufe ^{aus den} Nivellements

^-

Messungen

für die Versuche B9.1 und B9.2

B9-10

VERSUCH B 9

.

1

6.8 7.8 6.8 5.8 4.8 3.8 2.8 1.8 X [DU 1I I ^I | ^{I H} 1 ¹ | l-H—I-

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U tr 588 3 O SIGN. VERSUCH MRSSEHÖHE ^"•

_,•

9.1 688 3.75 ^-*¦

RESULTRTEBEZÜGLICH NULLOHNE BLEI (MRSSE 388 [KG/H]) BEB

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5

Bild B9.1-1: Biegelinie und Krümmungsverlauf

aus

den Nivellements

^-

Messungen für Versuch B9.1

6.8 4.8 2.8 x cm

SBB

,1888

1588

ZCITSOfUTT 8.828CSI BEGUM 8.82 CSI BIS 8.21 CSI

-988

158

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ZEIT CS]

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1

8.8 8.2 8.4 8.6

ZEIT CS!

e.e

Bild B9.1-2: Biegelinien und Zeitverläufe einzelner Balkendurchbiegungen

aus

den

Filmaufnahmen

B9-11

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8.6

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ZEIT CS]

8.8

Bild B9.1-3: Zeitverläufe des Gesamtdrehwinkels und des Tangentenschnittpunktes

aus

den Filmaufnahmen

<s CM

es CD

CD

CS

X CJ

CS

CO

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Lü

1

Qu

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CS CS 1

MS 53

MS 53

B9.1

B9.2

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0.1

0.2 0.3 0.4

ZEIT CSD *10'

0

5

1

0.6 0 7

Bild B9.1-4: Vergleich der Beschleunigungen

am

Plattenrand im Schnitt

x ⁼

7.85

m

BALKEN9VERSUCH1 ******************* öo ba 8ALKENPARAMETER:

-FALLHOEHE:3.75 -BRUCHMOMENT:171 -MASSE:300 -BEMERKUNGEN:

METER KILO-NEWTON-METER KILOGRAMM/«ETER lDISITAL1SIERUNGSPARAMETER:ANZAHLSAMPLESBEIDEREICHUNG:400. BEIDERMESSUNG:10240. ABTASTFREQUENZCA.:4420.HZ O -i 3 CU

BANDGESCHWINDIGKEITBEIMVERSUCH:30.0IPS BEIMDIGITALISIEREN:3.7IPS —>ZEITFAKTOR:8.0 ui CT r-j 0} CD

ZUSAMMENSTELLUNGDEREINZELNENKANAELE ******************************* I A/D-WANDLERIAUFZEICHNUNG I KANSAINIPCMMESSST. NR:E1INR:NR:BEZ I ******************************

*************************************************************************************************** I 000I9191s 100I9292s 200I I I

9393s 800152w 900I254V 1000I350F 1101I455F 1200I556A 1300I653A 1400I7150F 1501I I83E 1600I91E 17c1I102E 1800I114E 1900I125E 20u1I136E 2101I147E 2202I158E 2301I I I 1612E 240u1758E 2500I1859E 260cI196CE 2700I2099

- 2833I219E 2933I2211E 3031I2310E 31ü0I I ***

2499

- ***********t*********!k**

UMRECHNUNG EICHGROESSE: WERTDIM:

KORR.-VERST. FAKTORFAKTOR ********************************* 0.000C3O.OCO0.00 0.000C30.0000.00 0.000C30.0000.00 50.001)CM,«32.0001.00 264.830CiM32.0001.00 347.420CKN32.0Q05.00 159.550CKN32.0002.00 4.600tG32.0P0100.00 1.304CG32.000100.00 1068.200C<N32.0001.00 1.000CX.32.04010.00 1.000CX.32.0605.00 1.000CX.32.06010.00 1.000CX.32.0401.00 1.000CX.32.0402.00 1.000CX.32.0402.00 1.000CX.32.0402.00 1.000CX.32.0402.00 1.000CX.32.0600.10 10.000CX.32.1201.00 10.000CX.32.1201.00 10.000CX.32.1201.00 o.ocoC—3o.oroo.co 10.000CX.32.0201.00 10.000CX.32.0201.00 2.000CX.31.9901.00 0.000C—3O.OCO0.00 EICHPARAMETER F(X)=A*X?8 AB **************************** 1.000000.00000 1.ooooo0.00000 1.000000.00000 0.09788-0.02846 0.51725-0.52386 1.7C3173.34104 0.15692-0.15642 0.48706-1.94201 0.244310.15767 1.05P33-1.03355 0.00480-0.00455 0.00476-0.01431 0.00476-0.01387 0.000970.00091 0.00194-0.Q0814 0.00097-0.00152 0.00097-0.00119 0.0CP48-0.00042 o.oocos-0.00010 0.01871-0.15480 0.01852-0.03668 0.01850-0.02364 0.000000.ooooo 0.01183-0.06820 0.01185-0.04684 0.00956-0.04n98 0.00000o.oopco

BEMERKUNGEN ************************************ SYNCH.LOSS1 SYNCH.LOSS2 SYNCH.LOSS3 AUSSERMESSBERFICH AUSSERMESSBEREICH STECKERSCHADENDERMESSDOSE BESCHLEUNIG.GEBERUEBERFORDERT BEGRENZT DEF DEF DEF b*********************************************************************************************

B9-13

inih

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ZEIT CS] »18"'

Bild B9.1-6: Zeitverläufe für Aufprallreaktion und Einsenkung des Stossdämpfers sowie daraus ermittelte Kraft-Weg-Charakteristik ^und Energieaufnahme

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ZEIT CS] «10"'

Bild B9.1-7: Zeitverläufe für Gelenkreaktion, Beschleunigung über dem Aufprallpunkt

und

am

Plattenrand sowie

von

Dehnmessstelle auf der Plattenbewehrung

B9-14

CD

X CJ CO LÜ oü

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CS

CS CS CO I

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MS 56

MS 53

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I

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Bild B9.1-8: Vergleich ^der Zeitverläufe der Beschleunigungen über dem Aufprallpunkt (MS 56) und

am

Plattenrand (MS 53) im gleichen Schnitt

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Bild B9.1-9: Zeitverläufe der Dehnungen der unteren Längsbewehrung in einzelnen

Balkenpunkten

B9-15

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Bild B9.1-10: Zeitverläufe der Dehnungen der Schubbewehrung ^im Aufprallbereich

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ZEIT CS] «10"'

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ZEIT CS] «10"'

Bild B9.1-11: Zeitverläufe

von

Dehngeschwindigkeiten

von

Dehnmessstellen auf der

Schubbewehrung ^im Aufprallbereich und auf der unteren Längsbewehrung

B9-16

HS 3

n

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5

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ZEIT CSD

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ZEIT CS]

Bild B9.1-12: Zeitverläufe

von

Dehnmessstellen auf der Bügelbewehrung ^{der Platte} sowie dazugehörende Dehngeschwindigkeiten

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5

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ZEIT CSD HIB"'

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ZEIT CS3 »10"'

Bild B9.1-15: Zeitverlauf ^einer Dehnmessstelle auf dem Beton und dazugehörende

Dehngeschwindigkeit

B9-17

VERSUCH B9.2

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 X CM]

90

I

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SIGN. VERSUCH HRSSEHÖHE

\

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9.2 600 l.?0 ^*•_• ^¦<

RESULTRTEBEZÜGLICH VERSUCH 9 1 CMRSSE 900 CKS/MJ)

Bild B9.2-1: Biegelinie und Krümmungsverlauf

aus

den Nivellements

^-

Messungen für Versuch B9.2

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1

1

I

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ZEIT CS]

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a.ia a.is a ZEIT C

I

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9

»TJ,

S]

Bild B9.2-2: Zeitverläufe für Aufprallreaktion und Einsenkung des Stossdämpfers ^sowie

daraus ermittelte Kraft-Weg-Charakteristik und Energieaufnahme

B9-18

BUFPRflLL ^6.8 8

4.8 2.a x nn

188

3

«a 288

388 u K

= 488

388

ZEITSCHRITT 8.828 CS] BEGINN 8.82 CS] BIS 8.IS CS]

sa

X-4.5

1.8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

ZEIT CS]

8

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° IBM X-3.5

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ZEIT CS]

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Z

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EIT CS]

iJ

Bild B9.2-3: Biegelinien ^und Zeitverläufe einzelner Balkendurchbiegungen/ ^des Gesamt-

drehwinkels und des Tangentenschnittpunktes

^aus

^den Filmaufnahmen

B9-19

1

HS SS

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a.ia a.is a.aa a.aa a.sa a.:

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ZEIT CS] «10"'

Bild B9.2-4: Zeitverläufe der Beschleunigung in Einzel

^-

Darstellungen sowie der Aufprall- und Gelenkreaktion

CS CS V

MS 56 MS 53

-

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CS CS CM

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.0 0.2 0

1 1 1

.4 e.6 e.8

1

1

.0

1

¦ "

1

1

.2

1

ZEIT L~S.l *10_1

Bild B9.2-5: Vergleich der Zeitverläufe der Beschleunigungen ^{über dem} Aufprallpunkt

(MS 56) und

am

Plattenrand (MS 53) im gleichen Schnitt