Versuche über den Einfluss geneigter Spannkabel in teilweise vorgespannten Betonbalken

Working Paper

Versuche über den Einfluss geneigter Spannkabel in teilweise vorgespannten Betonbalken

Author(s):

Krauss, Richard; Heimgartner, Ewald; Bachmann, Hugo Publication Date:

1973

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https://doi.org/10.3929/ethz-a-002213417

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Versuche über den Einfluss

geneigter Spannkabel ^{in teilweise} vorgespannten Betonbalken

Richard Krauss Ewald

Heimgartner Hugo

^Bachmann

Oktober

1973 Bericht Nr. 6504-6

Birkhäuser

Verlag

^{Basel und}

Stuttgart

Institut für

Baustatik

ETH Zürich

von

Dipl. Ing. Richard Krauss Dipl. Ing. ^Ewald Heimgartner

Prof. Dr. Hugo ^Bachmann

Institut für Baustatik

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Zürich

Oktober 1973

1.

Einleitung

³

1.1

Allgemeines

³

1.2

Zielsetzung

³

1.3

Versuchsplanung

⁴

1.4 Parameterreihen 4

2. Versuchsbalken 6

2.1

Beschreibung

⁶

2.1.1

Abmessungen, Armierungen

⁶

2.1.2

Herstellung, Lagerung

⁷

2.1.3

Vorspannung

⁷

2.1.4

Schwinden, Kriechen,

Relaxation 8

2.2 Baustoffe S

2.2.1 Beton 8

2.2.2

Armierungsstahl

⁹

2.2.3

Spannstahl

¹⁰

2.3 Rechnerische Werte 10

2.3.1 Querschnittswerte 10

2.3.2

Schubarmierung

¹⁰

2.3.3

Vorspannkräfte

¹⁰

2.3.4

Biegebruchmomente

¹¹

2.3.5 Fliesskraftverhaltnis X und

Vorspannverhältnis

^{k 11}

2.3.6

Fliessquerkräfte

¹¹

2.3.7

Querkraftsverhältnis

ⁱ 12

2.3.8 Gebrauchslasten im Schubbereich 12

3.

D.urchführung

^{der Versuche 13}

3.1 Vorversuch 13

3.2 Vorbereiten der Balken 13

3.3

Versuchseinrichtung

¹³

3.4

Laststellungen

^{(L I, L II] 13}

3.5 Versuchsablauf mit

generellem Belastungsprogramm

¹⁴

3.6

Messungen

¹⁵

3.6.1 Lasten 15

3.6.2

Dehnungen, Stauchungen

¹⁵

3.6.3

Durchbiegungen

¹⁶

3.6.4 Risse 16

4. Versuchsresultate 17

4.1

Allgemeine Bemerkungen

¹⁷

4.2 Schubbruchlasten 18

4.2.1

Allgemeines

¹⁸

4.2.2 Einfluss der variierten Parameter 18

4.2.3 Theoretische Sohubbruohlasten nach

[5]

19

4.3

Fliessbeginn

^{des ersten}

Bügels

¹⁹

4.3.1

Allgemeines

¹⁹

4.3.2 Einfluss der variierten Parameter 20

4.3.3

Vergleich

^mit theoretischen

Fliessquerkraften

^nach

Richtlinie 17 der SIA Norm 162 21

4.3.4

Umlagerung

^{der inneren Kräfte 22}

4.4

Bügeldehnungen

²³

4.4.1

Allgemeines

²³

4.4.2 Einfluss der variierten Parameter 23

4.4.3

Bügelbeanspruchungen

^und

Gebrauohsquerkrafte

^nach

Richtlinie 17 der SIA Norm 162 24

4.5 Schubrisse 25

4.5.1 Schubrisslast 25

4.5.2

Hauptzugspannungen

unter Schubrisslast 26

4.5.3 Schubrissbreite 27

4.6

Schiebungen

²⁸

4.6.1

Allgemeines

²⁸

4.6.2 Einfluss der variierten Parameter 28

4.6.3

Längenänderungen

^der

Diagonalen

^der

Messquadrate

²⁹

4.7

Dehnungen

^der

Längsarmierung

³⁰

4.7.1

Allgemeines

³⁰

4.7.2 Einfluss der variierten Parameter 30

4.7.3

Vergleich

^mit theoretischen Werten 31

4.8

Stauchungen

^der

Druckplatte

³¹

4.8.1

Allgemeines

³¹

4.8.2 Einfluss der variierten Parameter 32

4.8.3

Vergleich

^mit theoretischen Werten 32

4.9

Vergleich

^der Versuchsresultate mit Richtlinie 17 der SIA Norm 162

4.9.1

Bemessungsquerkraft

³³

4.9.2 Obere

Schubspannungsgrenze

³⁴

5.

Zusammenfassung

³⁵

Resume 39

Summary

⁴²

Verdankungen

⁴⁵

Literaturverzeichnis 46

Bezeichnungen

⁴⁷

Tabellen 51

Bilder 58

Anhang

108

1.1

Allgemeines

Bei der

Schubmessung vorgespannter Träger

^{wird der Einfluss einer}

Spannkabelneigung

üblicherweise durch die Formel

Q ⁼ V'sina v

berücksichtigt.

^{Darin bedeuten} Q die

Querkraft infolge Neigung

^der

Spannarmierung,

V die rechnerische

Vorspannkraft

^{und a der Winkel zwischen}

Spannarmierung

^{und Balken¬}

achse. Je nach

Betrachtungsweise

^wird

Q

als Anteil der

Beanspruchung

^{oder des} Quer¬

schnittswiderstandes

aufgefasst.

Die oben stehende Formel

ergibt

^{sich nach den}

Regeln

^der

Festigkeitslehre

^{an einem}

homogenen, ungerissenen

Balken. Bereits im Gebrauchszustand können

jedoch

^{auch in}

vorgespannten

Konstruktionen Risse

auftreten,

insbesondere in Schubbereichen und bei teilweiser

Vorspannung

^{auch in}

Biegebereichen.

^Die

Rissebildung

^{verstärkt sich bei} weiterer

Laststeigerung.

^{Es stellt sich daher die}

Frage,

^{ob die}

Wirkung

^{einer Kabel¬}

neigung

^{auch im} Rissezustand mit Q ⁼ V-sina

berücksichtigt

^{werden kann. Somit}

gilt

es, im Falle von

geneigten Spannkabeln

^den

allfälligen

^{Einfluss einer}

Umlagerung

^der inneren Kräfte

infolge Rissebildung

abzuklären.

Grundsätzlich wäre es denkbar, dass Balken, ^{bei denen die}

Spannarmierung

^horizontal

geführt

wird, ein ebenso

gutes

^oder sogar ein besseres

Schubtragverhalten

^aufweisen

würden wie

analoge

^{Balken mit}

geneigter Spannarmierung.

^{Hierzu könnte etwa wie}

folgt argumentiert

^{werden: Bei} horizontaler

Spanngliedführung

^{treten in den} Schubbereichen

Biegeanrisse

^{erst bei höherer Last} auf, ^{was u.a. auch die}

Stegverformungen

^verklei¬

nert. Zudem kann die im Rissezustand wesentliche

"Bogen-mit-Zugband-Wirkung"

^bei ge¬

streckt durchlaufendem

Zuggurt

^besser Zustandekommen. Beide Effekte wirken sich auf das Schubverhalten

günstig

^aus.

Zur

Klärung

^dieser

Fragen

^{wurden im Jahre 1971 am Institut für}

Baustatik,

Abt. Massiv¬

bau, der

Eidgenössischen

Technischen Hochschule Zürich, Versuche an sechs Einfeld¬

trägern

^mit

geneigten Spannkabeln durchgeführt.

^{Die mit D1 bis D6} bezeichneten Trä¬

ger wurden im Rahmen des

Forschungsprogrammes

"Teilweise

Vorspannung

^im Brückenbau"

und in

Fortsetzung

^{der Versuche Serien A,B und C}

geprüft ([1], [2]

und

[3]).

Ueber die

Durchführung

^{und die Resultate dieser Versuche Serie D soll im}

folgenden

^berich¬

tet werden.

1.2

Zielsetzung

Die

durchgeführten

^{Versuche sollten zur}

Klärung

^des

folgenden

Problemkreises beitra¬

gen:

Einfluss von im

Auflagerbereich geneigten Spannkabeln

^{auf das} Schubverhalten von teilweise

vorgespannten,

^{statisch bestimmt}

gelagerten

Betonbalken.

1.3

Versuchsplanung

Die

wichtigsten Parameter,

^von denen ein Einfluss auf das

Trag-

^und

Verformungsver¬

halten von

sohubbeanspruchten, vorgespannten Querschnitten

^{zu erwarten}

ist,

sind die

folgenden:

-

Kabelneigung

-

Vorspannkraft

^bzw.

Vorspannarmierungsgehalt

-

Längsarmierungsgehalt

-

Sehubarmierungsgehalt

- Art der

Schubarmierung

- Momenten-Schub-Verhältnis

-

Querschnittsform

-

Betonqualität

In der im

folgenden

beschriebenen Versuchsreihe wurden die drei

erstgenannten

^Para¬

meter

systematisch

^variiert

(vgl.

^{Abschnitt 1.4). Alle anderen Parameter wurden kon¬}

stant

gehalten.

Für sämtliche Balken wurden Schubbrüche

angestrebt.

^{Somit müsste das}

Querkraftsver-

hältnis i stets kleiner als 1,0 ^sein

(vgl.

^{Tab. 12}}

QTh wftl1

< 1,0

Q(M™)

Q-,

ist die theoretische

Fliessquerkraft

^{nach Richtlinie 17 der SIA-Norm 162}

[7].

Th

Q(M

) ist die

Querkraft,

welche bei der

gewählten Versuchsanordnung (M/Q-h

⁼

3,0)

vorhanden sein muss, damit das theoretische

Biegebruchmoment gerade

^{erreicht wird}

(vgl.

^Abschnitt

^2.3.7).

Für alle Versuchsbalken wurde die

gleiche Betonqualität vorgesehen.

1.4 Parameterreihen

Die

systematische

^{Variation der drei} untersuchten Parameter ist in Bild 1

darge¬

stellt. Um die Uebersicht zu

erleichtern,

wurde ein räumliches

Koordinatensystem

ge¬

wählt,

worin die untersuchten

Schubbereiche,

dem

Betrag

^{der drei Parameter}

entspre¬

chend, als Punkte auf einer

Quaderoberfläche eingetragen

^{werden konnten.}

a ⁼

0U

^- tana ⁼ 0 o ^-

6°

42' ^- tana ^-v. 0,12

a ⁼

13°

14' ^- tana ^{^} 0,24

Neigung

^klein

Neigung

^mittel

Neigung

gross

Bei der schlaffen

Zugarmierung

^{wurden nur zwei} verschiedene

Quer¬

schnitte verwendet. Entweder

lag

^der

Armierungsgehalt

^{im Bereich}

der

Mindestarmierung

^{oder er war sehr hoch. Damit konnte ein}

mög¬

lichst grosser Bereich

experimentell

^{erfasst werden. Auf Zwischen¬}

werte wurde

verzichtet,

um die Anzahl der

Versuchskörper

^{zu be¬}

grenzen. Die

Armierungsgehalte betrugen:

F

2l

^{3 cm}

"

u ⁼

0,1%

^:

Armierungsgehalt

^klein

F ^{^} 18

cm2

^Ä u ⁼

0,6%

^:

Armierungsgehalt

gross

Die zentrischen

Spannungen

^aus

Vorspannung betrugen

^rund 30, ⁴⁵ und 60

kg/cm2

^{und umfassen somit die}

praktisch

vorkommenden Be¬

reiche von der teilweisen bis zur vollen

Vorspannung.

^{Die Vor¬}

spannkräfte betrugen:

V —^°» 40 t ^- F ⁼

4,0 cm2

:

Vorspannkraft

^klein

s

V ^{^} 60 t ^- F ⁼ 6,0

cm2

^:

Vorspannkraft

^mittel V ^-v. 80 t

8,0 cm2

:

Vorspannkraft

gross

In Bild 2 sind im

gleichen Koordinatensystem

^die untersuchten Schubbereiche

darge¬

stellt und mit

Symbolen gekennzeichnet.

^{Die Werte der} verschiedenen Parameter sind aus der

Lage

^der

zugehörigen

⁺ ersichtlich. Dabei bedeuten:

klein,

⁺

mittel,

gross. Zum

Beispiel symbolisiert

^{a+F V : Mittlere}

Kabelneigung,

^{kleiner schlaffer}

Armierungsgehalt,

grosse

Vorspannkraft

(linker Schubbereich des Balkens D1).

In Bild 3 sind alle

Parameterreihen,

für welche im

vorliegenden

^Bericht

Vergleiche durchgeführt

werden,

eingetragen

^{und mit}

Symbolen

^{versehen. Für}

jede

Parameterreihe sind die festen Werte durch das

zugehörige

^Kreuz (+)

gekennzeichnet,

^{während bei der} variierten Grösse mehrere Kreuze (2 oder 3) vorhanden sind. Zum

Beispiel

^bedeutet a+F V+, dass die Schubbereiche D4

links,

D2 rechts und D2 links, welche sich

einzig

durch die

Kabelneigung

unterscheiden, miteinander

verglichen

^{werden können.}

2.1

Beschreibung

2.1.1

Abmessungen, Armierungen

Die

Abmessungen

^und

Armierungen

^{der Balken}

gehen

^{aus den Tabellen 1 bis 3 sowie den}

Bildern 4 und 5 hervor.

Um eine

gute Verankerung

^der

Spannkabel

^zu

ermöglichen,

^{wurden die}

Stege

^ausserhalb der Prüfbereiche zu massiven Endblöcken verbreitert. Teilweise wurden diese Endblök- ke über die

Druckplatte

^hinaus

erhöht,

^um die stark

geneigten

^Kabel (tana ⁼

0,24)

einwandfrei verankern zu können. Das Schubverhalten wurde durch die Endblöcke nicht

beeinflusst,

da sich die

Stegverstärkungen

^{ausserhalb der}

Auflager

^{befanden. Zudem}

erlaubte die

Verlängerung

^{der Balken über die}

Auflager

^{hinaus eine}

einwandfreie,

hakenlose

Verankerung

^{der schlaffen}

Längsarmierung.

^{Beim Balken} D4, dessen Schubbe¬

reiche verschieden grosse

Längsarmierungsgehalte aufwiesen,

wurde die

Hauptarmierung

im

Biegebereich

(Prüfbereiche B und C)

gestossen.

Die

Spannkabel

^{wiesen in den} Prüfbereichen A und D verschiedene

Neigungen

^auf (Tab. 1, Bild 1). Bei der

Kabelneigung

"klein" wurde das

Spannkabel

^im Schubbereich horizontal

geführt,

^{bei der}

Kabelneigung

"mittel"

lag

^der

Ankerkopf ungefähr

^{in Höhe der neutra¬}

len Achse des

ungerissenen Querschnittes,

^{und für die}

Kabelneigung "gross"

^{war der}

Spannanker

ⁱⁿ Druckflanschhöhe verankert.

Die schlaffe

Längsarmierung

setzte sich wie

folgt

^zusammen

(mit Angabe

^der

symboli¬

schen

Schreibweise):

2 0 14 (2 0 12) ^- kleiner

Armierungsgehalt F+

6 0 20 ^- grosser

Armierungsgehalt

^F

Beim Balken D3 wurden irrtümlicherweise 2 0 ¹² (F ⁼ 2,3

cm2)

anstatt 2 0 14 (F

e e

3,1

cm2) _eingelegt.

Trotzdem wurde die

symbolische

Schreibweise nicht verändert. F steht in diesem Bericht also sowohl für 2 0 ^{14 als} auch für 2 0 12.

Demgegenüber

steht

F+

stets für 6 0 20

(18,3 cm2).

Die

Vorspannarmierung

^{setzte sich wie}

folgt

^zusammen (mit

Angabe

^der

symbolischen

Schreibweise):

14 0 6 ^- kleine

Vorspannkraft

^{(V ^}— ^{0,6-a «F 1 V}

ss ⁺

21 0 6 ^- mittlere

Vorspannkraft

(V ^-v 0,6«a -F ) V+

— s s

28 0 ^{6 -} _grosse

Vorspannkraft

(V

fw

^{0,6-a F ) V}

+

Die schlaffe

Schubarmierung

^{war in sämtlichen} Schubbereichen

gleich ausgebildet

^und

bestand ausschliesslich aus im Abstand von 25 cm

angeordneten

^vertikalen

Bügeln 0

6 mm, die oben mit Endhaken versehen waren (Bild 5). Die

Bügelarmierung

^{in den}

Prüfbereichen B und C wurde für die

grösste Querkraft

bemessen, ^{die bei}

Laststellung

II (Bild 4)

möglich

^war.

Die

Betonüberdeckung

^der

Bügel betrug

^{1 cm,}

diejenige

^der

Längsarmierung

^{2 cm. Das}

Hüllrohr des

Vorspannkabels

^{war im Minimum 2 cm überdeckt.}

2.1.2

Herstellung, Lagerung

Die sechs Versuchsbalken wurden in normierten

Stahlschalungen hergestellt,

^{die auf}

einem Stahlboden verkeilt und

gegenseitig

verschraubt worden waren. Dadurch

ergab

sich eine

gute Masshaltigkeit

^{der Balken. Der Beton wurde durch 3}

Schalungsvibratoren verdichtet,

die auf der einen

Trägerseite

^{aussen an der}

Schalung aufgeschraubt

^waren.

Zwei

Tage

^{nach dem Betonieren wurden die Balken}

ausgeschalt

^{und am}

folgenden Tag

^auf 15 t

vorgespannt.

Die grosse

Transportdistanz

^zwischen

Herstellungs-

^{und Prüfort}

bedingte

^den

gleich¬

zeitigen Transport

^von

je

^{zwei Balken. Ihre}

Herstellung erfolgte

^{im Frühsommer 1971} in einem

Zwei-Wochen-Rhythmus.

Daher wurden die Balken während verschieden

langer

Zeit im Freien

zwischengelagert,

^{nachdem sie rund eine Woche in der Werkhalle ver¬}

blieben waren. Nach dem

Transport

^{in das} Versuchslabor wurden die Balken bei unge-

2.1.3

Vorspannung

Die sechs Balken wurden aus technischen Gründen auf zwei

grundsätzlich

verschiedene Arten

vorgespannt.

^{Bei den Balken D4 und D6} wurde, ähnlich wie früher in

[1]

be¬

schrieben,

7

Tage

^{nach dem Betonieren im}

Herstellungswerk

^{die volle}

vorgesehene

^Vor¬

spannkraft aufgebracht.

^Diese

Spannkräfte

^{wurden durch zwei}

Dynamometer

^{an den bei¬}

den Enden des Balkens kontrolliert. Aus der Differenz dieser Kräfte wurde die Rei¬

bung

^der

Spanndrähte experimentell

^{bestimmt. Dies}

ermöglichte

^die

Festlegung

^der

Kräfte für das

Ueberspannen

^{und das} anschliessende Ablassen. Dadurch konnte eine be¬

stimmte, mittlere

Vorspannkraft längs

^{der zu} untersuchenden Balkenbereiche erzielt werden. Nach beendetem

Spannen

^{wurden die Kabel sofort}

injiziert.

Die Balken D1, D2, D3 und D5 wären beim

Aufbringen

^{der vollen}

Vorspannkraft

^durch

Hauptzugspannungen

^{von mehr als 30}

kg/cm2 beansprucht

^{worden. Da die}

Betonzugfestig¬

keit im Alter von nur 7

Tagen

^noch

verhältnismässig

^klein

ist,

wäre eine erhebliche

Rissebildung

^{kaum zu vermeiden} gewesen. Auch wurden erhöhte

Beanspruchungen

^durch den

Transport

befürchtet. Daher wurden die Balken im Alter von 3

Tagen

^im

Herstellungs¬

werk auf nur 15 t

vorgespannt,

anschliessend in das Versuchslabor

transportiert

^und in die

Belastungsanlage eingebaut.

Schliesslich wurden diese Balken im Alter von 4 Wochen auf die volle

Vorspannkraft vorgespannt.

^{Während des}

Vorspannens

^{wurde durch} die starr

gehaltenen Belastungspressen

verhindert, dass sich die Balken

infolge

^Vor¬

spannung nach oben

durchbogen,

^{d.h. die} resultierende

Durchbiegung

^aus

Vorspannung

und dadurch aktivierter

Belastung

^{war in} Balkenmitte Null. Zu diesem Zweck wurden die

Durchbiegungen

^beider

Auflager

^{und der} Balkenmitte mit Messuhren

(Genauigkeit

1/100 mm) kontrolliert. Anschliessend wurden die

Spannglieder

^sofort

ausinjiziert.

^In

Trotz

praktisch gleicher Vorspannkraft

^{wiesen die Balken D2 und D3} verschieden gros¬

se

Pn

^{auf. Diese} Differenzen dürften aus den unterschiedlichen Elastizitätsmoduli ds Betons und den stark differierenden Gehalten an schlaffer

Längsarmierung

^herrühren.

Bis zum

Versuchsbeginn

^{im Alter von 5 Wochen wurden an der}

Belastungsanlage

^keine

Veränderungen

vorgenommen. Während der Woche zwischen

Vorspannen

^und

Versuchsbeginn

wurden die Balken für die Versuche

fertig

vorbereitet und unmittelbar vor

Prüfbeginn

auf die

Anfangsprüflast

^{P. entlastet}

(vgl.

^{Abschnitt 3.4).}

2.1.4

Schwinden,

Kriechen, Relaxation

Um die

Vorspannkraft

^zum

Zeitpunkt

^{des Versuches}

möglichst

genau ^zu

kennen,

müsste die

Spannkraftabnahme infolge

^{Schwinden und Kriechen bestimmt werden.}

Unabhängig

^{von der Art des}

Vorspannens (vgl.

^Abschnitt

2.1.3)

wurde wie

folgt

vorge¬

gangen: Auf der Höhe des

Spanngliedes

^{wurden Messbolzen im Abstand von 20 cm auf den}

Beton

geklebt.

Unmittelbar nach dem

Vorspannen

^{wurden diese} Messstrecken mit einem Deformeter

(Genauigkeit

1/1000 mm) gemessen. Vor der

Prüfung

^{des Balkens wurde die}

Messung

wiederholt. Aus den

gemittelten

Differenzen beider

Messungen längs

^{der Prüf¬}

bereiche B und C konnte auf die

Spannungsabnahme

^im

Spannstahl geschlossen

^werden.

Es

zeigte

^sich

jedoch,

^{dass die erwähnten} Differenzen ziemlich stark

temperaturab¬

hängig

^{waren. Deshalb müsste einerseits die}

Temperatur

^{des Balkens und} andererseits

diejenige

^der

Messgeräte

^{bestimmt werden. Zu diesem} Zweck wurden drei unten ver¬

schlossene

Kupferröhrchen

^von

ungefähr

^{25 cm}

Länge

^{in die Balken} einbetoniert. Diese Röhrchen wurden vor der

Messung

^{mit Wasser}

gefüllt,

^{damit die}

Balkentemperatur

^mit Stabthermometern _gemessen werden konnte. Die

Temperatur

^der

Messgeräte entsprach je¬

ner der

umgebenden

^{Luft und} wurde ebenfalls mit drei Thermometern ermittelt. Aus der

Temperaturdifferenz

^{zwischen Balken und}

Messgeräten

^im

Zeitpunkt

^des

Vorspannens

^und des

Versuchbeginns

^wurden Korrekturwerte berechnet. Die

Spannkraftabnahme

^{ist in}

Tabelle 9

dargestellt.

Der

Spannungsabfall

^{des Stahles} (Tab. 9)

infolge

^{Relaxation bis zum}

Prüfbeginn

^wurde

für die unter Last

vorgespannten Träger

^{(nach einer Woche) zu 11 der initialen Vor¬}

spannung angenommen. Für die beiden anderen

Träger

^{wurde (nach vier} Wochen) ^eine Re¬

laxation von 2% in

Rechnung gestellt.

2.2 Baustoffe

2.2.1 Beton

Für die

Betonherstellung

^{wurde als}

Zuschlagstoff

^{rundes Material} (0-M8 mm)

verwendet,

das in die

folgenden

^zwei

Komponenten

^{unterteilt war:}

Die Siebkurve dieses

Zuschlagmaterials lag

^{zwischen der EMPA- und der} Fullerkurve.

Als Bindemittel wurde

hochwertiger

Portlandzement in der

Dosierung

^{von 250}

kg/m3 Fertigbeton

^verwendet. Der Wasserzementfaktor W/Z

lag ungeführ

^bei

^0,62.

^{Die Konsi¬}

stenz des Frischbetons war schwach

plastisch,

^{es wurde ein} Ausbreitmass von 33 cm auf dem

LEBA-Konsistenz-Messgerät ^[8] angestrebt.

Gleichzeitig

^{mit der}

Balkenherstellung

^wurden

jeweils

^{6 Prismen 12 x 12 x} 36 cm be¬

toniert. Die Prüfresultate dieser

Probekörper

^{sind in Tabelle 4}

zusammengestellt.

Es wurden

geprüft

^{und ermittelt:}

1 Prisma nach 7

Tagen

2 Prismen nach 37

Tagen

2 Prismen nach 37

Tagen

1 Prisma nach 38

Tagen

ßbz' <V

^p

ßbz' ßw'

^p

0 ^-

e-Diagramm

Die

wichtigsten

^{Werte des}

Spannungs-Dehnungsverhaltens, aufgenommen

^an

je

^einem Prisma nach 38

Tagen,

^{sind in Tabelle 5}

aufgeführt.

Die

Prüfeinrichtung,

^{das Be¬}

lastungsprogramm

^{sowie die Art der}

Auswertung

^{sind in}

[4],

Abschnitt 2.2.1 ausführ¬

lich beschrieben worden.

In Tabelle 6 sind die für die

Auswertung

^{der Versuche} verwendeten Rechenwerte wieder¬

gegeben.

^{Bei den}

Druckfestigkeiten

^{handelt es sich um} Mittelwerte aus allen Kurzzeit- Druckversuchen (Tab.

5),

wobei angenommen wurde, dass ß ⁼

0,8*ß

sei. Für E„ wurde

p ^w D

mit Hilfe dieser

Druckfestigkeiten

^{ein Wert berechnet und}

eingesetzt,

^{der sich aus}

der

Proportionalität

zwischen dem Elastizitätsmodul und der Wurzel aus der Würfel¬

druckfestigkeit ergab (vgl. [7],

Art. 2.07). Dabei wurde der bei den c-e-Versuchen ermittelte

Proportionalitätsfaktor

^verwendet.

2.2.2

Amnierungsstahl

Für alle Versuchsbalken wurde als schlaffe

Armierung

^ein naturharter Stahl verwendet.

Um eine

möglichst gleichmässige Stahlqualität

pro Durchmesser zu

erhalten,

wurden in einer

Vorprüfung

^die verwendeten Stahlstäbe aussortiert.

Die

Festigkeitseigenschaften

^{der Stähle wurden mit zwei} verschiedenen Prüfmaschinen

an mehreren Probestäben untersucht. Die Materialkennwerte wurden

analog

^{wie in}

[4],

Abschnitt 2.2.2

dargelegt,

^{ermittelt und sind in Tabelle 7}

zusammengestellt.

Sämtliche Stähle wiesen das für naturharte Stähle charakteristische

Fliessplateau

auf. Auch die Stäbe vom Durchmessr 6 mm hatten als Besonderheit ebenfalls ein Fliess¬

plateau (Bild 6).

Sie stammten aus einer Versuchsserie und wurden nach dem Walzen nicht wie üblich in warmem Zustand zu Rollen

aufgewickelt.

Normalerweise verliert der naturharte Stahl mit Durchmesser 6 mm das

Fliessplateau

^{durch das nach dem}

spä¬

teren Abwickeln

erfolgende

Geraderichten in kaltem Zustand.

Für die

Ermittlung

^{der in Abschnitt 2.3}

zusammengestellten

rechnerischen Werte der

Balken sind die in Tabelle 7

aufgeführten

^{statischen Grössen verwendet worden, wel¬}

che mit einer

dehnungsgesteuerten

^{Maschine ermittelt wurden.}

2.2.3

Spannstahl

Als

Spannarmierung

^{wurden in Hüllrohren} (maximaler Durchmesser: 45 mm beim Balken D1 und 35 mm bei D2-D6)

geführte Spannkabel

^aus

patentierten, kaltgezogenen

^{Drähten vom}

Druchmesser 6 mm verwendet. Eine starke

Profilierung sorgte

^{für eine}

gute Haftung.

Die

physikalischen Eigenschaften

^des

Spannstahles

^{wurden wie bei der schlaffen Ar¬}

mierung

^ermittelt (Tabelle 6). Die

Bruchdehnungen

^{X_ und X _ konnten nicht bestimmt} werden, da in den meisten Fällen die Brüche in den

Lasteinleitungszonen erfolgten.

Trotzdem

gelang

^die einwandfreie

Ermittlung

^{von a und}

ß

^, da die erwähnten Brüche immer erst bei grossen

Dehnungen

^{auftraten. In Bild 7 ist als}

Beispiel

^{das a-e-Dia-} gramm des

Spanndrahtes dargestellt."

^{Für die} theoretischen

Berechnungen

^{wurden wie¬}

derum die statischen Kennwerte verwendet, die mit der

dehnungsgesteuerten

^Maschine

ermittelt worden waren.

2.3 Rechnerische Werte

2.3.1

Querschnittswerte

In Bild 5 ist der

Querschnitt

^der Balken der Serie D

dargestellt.

^{Alle sechs Balken} wiesen den

gleichen Betonquerschnitt

^auf.

Abmessungen

^und

Querschnittswerte

können der Tabelle 2 entnommen werden. Die

Querschnittswerte

wurden für die

Wertigkeiten

n ⁼ 5 und n ⁼ 10

berechnet,

so dass auch Zwischenwerte

interpoliert

^{werden können.}

Die Werte

gelten

^{für den}

Querschnitt

^{unter der Einzellast}

(y

^{= 150} cm).

2.3.2

Schubarmierung

Die schlaffe

Schubarmierung

^aller Schubbereiche bestand aus vertikalen

Bügeln

^mit

Durchmesser 6 mm, im Abstand von 25 cm. In Tabelle 1 ist die

Schubarmierung

^schema¬

tisch

eingetragen

^{worden. Die}

Schubarmierungsgehalte

^{sind in Tabelle 3}

aufgeführt.

2.3.3

Vorspannkräfte

In Tabelle 9 sind die

Vorspannkräfte angegeben,

^die unmittelbar nach dem

Spannen

(V_) und bei

Versuchsbeginn (V,7)

^{vorhanden waren. Die}

^Ermittlung

^{der Kriech-,}

Schwind- und Relaxationsverluste ist in Abschnitt 2.1.4 beschrieben. Bei den Vor¬

spannkräften

^{ist zu}

berücksichtigen,

^{dass, wie in Abschnitt 2.1.3}

beschrieben,

die Balken D1, D2, D3 und D5 "formtreu"

vorgespannt

wurden, d.h. beim Ablesen der Vor¬

spannkraft

^{V_ wirkte auch die durch das}

Vorspannen

^aktivierte

zugehörige

^{Last P_.}

2.3.4

Biegebruchmomente

.Th

....__, .,__ _,_ OT„ „ „„ ._,. r „^

Die theoretischen Bruchmomente M wurden gemäss ^{der SIA-Norm} 162, Art. 5.12 be- u

rechnet. Die

Spannungen

^{der schlaffen}

Armierung

^{sowie des}

Spannstahles

^{wurden über} die

Dehnungen

^{aus den}

entsprechenden a-e-Diagrammen

^{ermittelt. Der}

Spannungsvertei¬

lung

^{in der} Betondruckzone wurde das

Spannungs-Dehnungs-Diagramm

^{nach Richtlinie 29}

[7] zugrunde gelegt. Entsprechend

^{wurden der} Elastizitätsmodul

gemäss

^Tabelle 6, die

Betonrandspannung

^mit

2/3'ß

und die

Bruchstauchung

^{mit 3-10}-3

eingesetzt.

^Die

Th

theoretischen Bruchmomente M können der Tabelle 10 entnommen werden.

u

2.3.5 Fliesskraftverhaltnis X und

Vorspannverhältnis

^k

Für das Mass der

Vorspannung

^{der Balken können die}

folgenden

charakteristischen Grös¬

sen definiert werden:

F «a _ _

Fliesskraftverhaltnis X ^{= ' '} F «o _ +F «a _

s s;2,0 e e;2,0n

Das Fliesskraftverhaltnis

gibt

^an, welcher Teil der Fliesskraft in der

Zugzone

^durch

die

Spannarmierung aufgebracht

^wird.

M0

Vorspannverhältnis

^{k ¦ -zr-}

nG

Das

Vorspannverhältnis gibt

^an, für welchen Teil des Gebrauchsmomentes ein Balken nach

[7] gerade

^{noch voll}

vorgespannt

^ist.

Beide Verhältniswerte sind in Tabelle 11

zusammengestellt.

2.3.6

Fliessquerkräfte

Die

Berechnung

^der theoretischen

Fliessquerkräfte erfolgte

^{nach den} Richtlinien 17 der SIA-Norm 162. Die

entsprechenden

Gedankenmodelle sind in

[10]

erläutert.

Für sämtliche

Betrachtungen

^{dieses Berichtes wurde aus Gründen der}

Vergleichbarkeit

mit der äusseren Querkraft ^die Querkraft Q

infolge

^eines

geneigten Spannkabels

^eben¬

falls zum

Querschnittswiderstand hinzugezählt.

^{So konnte als} rechnerischer Schubwidsr- stand die Summe aller Teilwiderstände

(Q„+Q

+Q )

aufgefasst

^{werden. Da unter dieser}

Last stets ein

Biegeschubbereich (angrenzend

^{an die}

Lasteinleitung)

^mit

Randzugspan-

*

nungen6 a0>ß /20

entstand,

konnte der Teilwiderstand ^Q., nur für den

Diagonalschubbe-

R w N

reich

(angrenzend

^{an das}

Auflager,

^{c_<ß /20) in}

Rechnung gestellt

^{werden. In diesem}

K W

Bericht wird, ^{wo es} nicht ausdrücklich anders vermerkt

ist,

als theoretische Fliess-

* *

querkraft

^{stets die für den}

Biegeschubbereich massgebende

^Summe

(Q +Q

+Q ) verstan-

L ü V den.

In Tabelle 12 sind die verschiedenen rechnerischen

Querkraftsgrossen zusammengestellt.

2.3.7

Querkraftsverhältnis

ⁱ

Bei den

vorliegenden

^{Versuchen wurden} Schubbrüche

angestrebt.

Daher wurden die Schub¬

bereiche für eine Querkraft

armiert,

die kleiner ist als die

Querkraft

bei

Biege¬

bruch. Das

QTh

Querkraftverhältnis

i ⁼ fl

Q(MTh)

u

wiedergibt

^{das Verhältnis von} theoretischer

Fliessquerkraft

^{nach Richtlinie 17}

[7]

zur

Querkraft,

die theoretisch

aufgebracht

^werden

müsste,

um bei der verwendeten

Lastanordnung ^(M/Q-h

⁼

^3,0)

^einen

Biegebruch

^zu erzeugen (Tab. 12).

2.3.8 Gebrauchslasten im Schubbereich

Die

Berechnung

^der

Querkraft

im Gebrauchszustand

erfolgte

^{ebenfalls nach Richtlinie}

17

[7].

Bei allen Balken war die

Armierung

^{und nicht die obere}

Schubspannungsgrenze

für die

Gebrauchsquerkraft massgebend.

^{Tabelle 13}

gibt

^{eine Uebersicht über diese}

Werte.

3. DURCHFUEHRUNG DER VERSUCHE

3.1 Vorversuch

Vorgängig

^der Versuchsserie D1 bis D6 wurde ein Balken DO

geprüft.

^{Dieser Vorver¬}

such diente u.a. dazu, erste

Erfahrungen

^{mit der} neuentwickelten Mess- und Datener¬

fassungsanlage ^[9]

^{zu sammeln. Da} dieser Probelauf

befriedigende

^Resultate

zeitigte,

konnte die

Anlage

^{für die} Versuchsserie D bereits voll

eingesetzt

^werden.

3.2 Vorbereiten der Balken

Die Balken wurden

jeweils während

^{ein bis zwei Wochen auf die Versuche} vorbereitet.

Die Oberflächen der Betonmessstellen und der in den

ausgesparten

^{Löchern sichtbaren}

Armierungsstähle

^{wurden zunächst mit einer} Drahtbürste

gereinigt,

^{um die Messbolzen}

aufkleben zu können. Aus fototechnischen Gründen wurden die Balken anschliessend ge- weisselt. Die Abschlussarbeiten umfassten das Beschriften der Balken sowie das An¬

bringen

^der

Durchbiegungsmassstäbe.

3.3

Versuchseinrichtung

Die Versuche wurden in einer

Belastungsanlage gemäss

^{Bild 4}

durchgeführt.

^Die

Träger wurdenjin Laststellung

^{I als einfache}

^Balkenlauf

^{ein Rollen- und ein}

Kipplager

ge¬

setzt. Die ^Belastung& ^erfolgteB mit zwei Druckpressenr (P ⁼ 60

t),

die durch ein Pen- max

delmanometer

gesteuert

^{wurden. Um bei} zunehmender

Schiefstellung

^der Balkenoberflä¬

che eine exakte

Kraftübertragung

^zu

gewährleisten,

^{wurde zwischen die Pressen und die}

Versuchsbalken ein

Lastverteilträger eingebaut.

^{Für die}

Prüfung

^der

Träger

^{in Last¬}

stellung

^{II wurde eine} zusätzliche

Druckpresse eingebaut

^{(Bilder 4 und}

^11),

^{die an ei¬}

ner

Handpumpe angeschlossen

^war.

Die

Träger

D1, D2, D3 und D5 wurden bereits vor dem

endgültigen Vorspannen

^{in die Be¬}

lastungsanlage eingebaut.

^{Der Ablauf des}

Vorspannens

^{ist in Abschnitt 2.1.3 beschrie¬}

ben.

3.4

Laststellungen ^(LI,

^LID

Zur

Prüfung

der Balken wurden zwei

Laststellungen,

^{LI und}

LH,

verwendet. Die Balken wurden vorerst in LI (Momenten-Schub-Verhältnis

M/Qh

⁼

3,0)

bis zum Bruch belastet.

Für die in einem Schubbereich erstmals

gebrochenen

^{Balken wurde die}

Anlage

^anschlies¬

send für LH

umgebaut,

^{um die noch} unzerstörte

Balkenhälfteft

^ebenfalls

prüfen

^zu

können

(Bild 4).

^'

3.5 Versuchsablauf mit

generellem Belastungsprogramm

Beim Beton

klingen

^die Deformationen nach einer

Lasterhöhung

^{erst nach}

längerer

^Zeit

ab. Dies konnte auch bei den Stählen im unelastischen Bereich

festgestellt

^werden.

Um

analog

^{ermittelte Werte zu}

erhalten,

wurde zur

Bestimmung

^der

a-e-Diagramme

^so¬

wohl bei den

Betonprismen

^{als auch bei den} Probestählen

(dehnungsgesteuerte ^Maschine)

ein

spezielles Belastungsprogramm angewandt.

^{Wesentlich dabei}

^ist,

^{dass nicht die Be¬}

lastung,

^{sondern die} Deformation

jeweils

^{während einer bestimmten Zeitdauer} (2 Minu¬

ten)

konstant

gehalten

^{wird. Nach} dieser Wartezeit hat sich die abnehmende

Belastung

ziemlich stabilisiert. Bei den Balkenversuchen kam ein ähnliches

Belastungsprogramm

zur

Anwendung:

Phase I :

Lasterhöhung

^{bis zur}

vorgesehenen

Laststufe, Ablesen der

Anfangslast

^P.

Phase II : Konstanthalten der Deformationen

(Durchbiegungen)

während der Messdauer einer

Laststufe, entsprechender

Abfall der

Belastung

Phase III: Ablesen der Endlast

Pp

^nach

^Beendigung

^der

^Messungen

einer Laststufe

Für alle Laststufen wurde in

gleicher

^{Weise verfahren. Dieses}

Belastungsverfahren

^hat

den

Vorteil,

^{dass die} Deformationen während der ganzen Messdauer konstant bleiben.

Die

Messungen

^{können daher direkt der Endlast P_}

zugeordnet

^werden.

Laststellung_l£

Das

Belastungsprogramm

^{in LI sah im}

allgemeinen folgendermassen

^{aus: Die}

Nullablesung (Laststufe 1) erfolgte

^{mit einer}

je

^nach

Vorspannkraft

^und

Kabelneigung

verschiedenen

Anfangslast

^{P. zwischen} 0,5 t und

4,0

t. Dazu wurden die Balken D1,

D2,

D3 und D5 kurz vor

Messbeginn

^{auf die}

Anfangslast

^{entlastet. Diese}

Anfangslast

^{wurde bei der}

Darstellung

^der Versuchsresultate stets dort

berücksichtigt,

^{wo sie einen Einfluss}

hatte. Drei weitere Laststufen wurden im

ungerissenen

^Zustand gemessen. ^{Nach den} Last¬

stufen bis zum

Rissbeginn folgten

^{die weiteren Laststufen im}

allgemeinen

^{mit einem} Abstand von 3 t bis zum Bruch.

Einzig

^{beim Balken D3 richteten sich nach dem Flies¬}

sen der

Biegearmierung

^{die weiteren Laststufen nach der}

Durchbiegungszunahme.

^In

Laststellung

^{I wurden}

jeweils

^{zwischen 9 und 11 Laststufen} gemessen. Die Messdauer pro Laststufe

betrug

im Durchschnitt 50 Minuten.

Die

Anfangs-

^{und Endlasten P. und P sowie die}

dazugehörigen Biegemomente

^{sind in}

Tabelle 14

aufgeführt.

^In

Laststellung

^I

entspricht

^{die Endlast P_ der}

Querkraft

QEx^.

Laststellung_Il2

Das

Belastungsprogramm

^{in LH nahm}

folgenden

^{Verlauf: Nach der}

Nullablesung ^(Last¬

stufe

1)

wurde die

gleiche Querkraft erzeugt,

^{die im} untersuchten Prüfbereich bei der letzten Laststufe in LI

aufgebracht

gewesen ^war. Die nächsten Laststufen

folgten

ⁱⁿ

einem Abstand von 2 t bis 3 t bis zum Bruch. In

Laststellung

^{II wurden}

jeweils

^zwi¬

schen zwei und sieben Laststufen _gemessen, die Messdauer pro Laststufe

betrug

^rund

25 Minuten. Die gemessenen Lasten sowie die

dazugehörigen Querkräfte

sind in Tabelle 14

dargestellt.

3.6

Messungen

3.6.1 Lasten

Da die Balken statisch bestimmt

gelagert

^waren,

genügte

^{es zur}

eindeutigen

^Bestim¬

mung der Schnittkräfte die äusseren Lasten zu messen. Die Kräfte in den

Druckpressen

wurden mit einem

Pendelmanometer,

die Kraft in der zusätzlichen Presse der Laststel¬

lung

^{II mit einem Manometer}

festgestellt.

^Vor

Beginn

^der Versuche wurden sämtliche

Belastungs-

^und

Messeinrichtungen geeicht.

3.6.2

Dehnungen, Stauchungen

Pro Balken wurden

ungefähr

³⁰⁰ Deformetermessstrecken mit einer

Länge

^{von 10 bis}

43 cm vorbereitet. Erstmals wurde die neu entwickelte elektronische Mess- und Daten¬

erfassungsanlage

^verwendet

^[

⁹

],

die

erlaubt, Längenänderungen

^{mit einer}

Genauigkeit

von 1/1000 ^{mm zu} erfassen. Die

digitalisierten Messergebnisse

^wurden

gleichzeitig

ⁱⁿ Klarschrift

ausgedruckt

^{und auf einen} Lochstreifen

gestanzt.

^Die

Weiterverarbeitung

einschliesslich dem Berechnen und maschinellen Aufzeichnen der

Dehnungen

^{und Stau¬}

chungen erfolgte

^{mit einem}

eigens

^dafür entwickelten

Rechenprogramm [11]

auf der

ETH-Computeranlage

^CDC-6000.

Der als

Beispiel

^{in Bild 8}

dargestellte Messstellenplan

^{des Balkens D6}

gibt

^einen Ueberblick über die nachstehend noch näher beschriebenen Messstrecken.

Beton ^: Auf der Balkenoberseite befanden sich 48 Messstellen von 20 cm

Länge,

^{mit denen die oberen}

Randstauchungen

^{erfasst wurden. Die}

Balkenvorderseite wies auf der

Druckplatte

^{in den}

Lasteinleitungs¬

bereichen 2 mal 24 Messstellen von 10 cm

Länge

^{auf. Die}

sechzig

20 cm-Messstrecken auf der Rückseite dienten zur

Ermittlung

^der

Krümmungen.

Armierungsstahl

^{: Sowohl die}

Dehnungen

^der

Längs-

^{als auch der}

Schubarmierung

^wurden

direkt auf dem Stahl gemessen.

Die

Dehnungen

^der

Längsarmierung

^{wurden im Bereich des konstanten}

Biegemomentes

^{sowie in den beiden} Schubbereichen mit

insgesamt

³⁶

Messstellen von 20 ^cm

Länge

^bestimmt.

Auf den

Stegbügeln

^{wurden auf der} Balkenvorderseite zur

Ermittlung

der

Dehnungen je

^drei

aneinandergereihte

Messstellen von 10 cm Län¬

ge

angeordnet.

Spannstahl

^{: Die}

Verformungen

^des

Spannstahles

^{wurden indirekt über Betonmess¬}

stellen zu 20 cm bestimmt, welche sich auf Höhe der

Spannarmierung,

teils auf der

Balkenvorderseite,

teils auf der Rückseite befanden.

Schiebungen

^{: Die}

Schiebungen

^des

Steges

^{in den} Schubbereichen wurden mittels

quadratischer

^{Messnetze mit 30 cm}

Seitenlänge bestimmt,

^die auf der Balkenvorderseite

angeordnet

^waren.

3.6.3

Durchbiegungen

Die

Durchbiegungen

^der

Träger

^{wurden mit einem} Nivellierinstrument bestimmt. Für die¬

se

Messungen

^{waren Massstäbe im Abstand von 50 cm auf der} Balkenrückseite

angeordnet

(Bild 8).

Zusätzlich wurden die

Durchbiegungen

^{durch eine Messuhr}

(Genauigkeit

1/100

mm)

kon¬

trolliert, die in einem

Viertelspunkt

unter dem Balken montiert war. Die

Anzeige

^die¬

ser Messuhr diente während dem Messen einer Laststufe dazu, die

Durchbiegungen

^kon¬

stant zu halten und damit zur

Steuerung

^der

Belastung.

3.6.4 Risse

Die Risse wurden aus fototechnischen Gründen mit einem Filzstift deutlich

gekenn¬

zeichnet. Die Rissbreiten wurden mit dem

Rissemikroskop (Genauigkeit ^1/100

^{mm) in}

verschiedenen,

vorher

festgelegten Höhenlagen (Risslinien,

Bild

8)

gemessen. Die Riss¬

breiten wurden mit Klebern

festgehalten,

^{die neben die}

entsprechenden

Rissstellen _ge¬

klebt und anschliessend

fotographiert

^wurden (Bilder ⁹ und 10).

4. VERSUCHSRESULTATE

4.1

Allgemeine Bemerkungen

Die Versuchsresultate wurden

häufig

^nicht pro

Balken,

sondern unmittelbar in Abhän¬

gigkeit

^{der variierten} Parameter

aufgetragen (vgl.

^{Abschnitt 1.4). Diese Darstel¬}

lungsart eigent

^sich

gut,

^{um den Einfluss eines Parameters auf eine}

bestimmte,

im Versuch gemessene

Grösse,

sofort feststellen zu können. Mit Hilfe der in Bild 1 und 2

gegebenen

^{Schemen ist es trotzdem}

jederzeit möglich,

^{die Resultate} einzelner Schub- bereiche den

entsprechenden

^Balken zuzuordnen.

Unabhängig

^{davon, ob es sich um einen}

linken oder rechten Schubbereich eines Versuchsbalkens

handelte,

wurden in den Bil¬

dern die Schubbereiche (wenn nicht ausdrücklich anders

gekennzeichnet,

^{wie z.B. Bild} 17) auf

gleiche

^{Art und Weise}

dargestellt:

^{Stets wurde das}

Balkenauflager

^{links und}

dementsprechend

^die

Einleitung

^{der äusseren Last rechts}

aufgezeichnet.

Bei der

Versuchsdurchführung

^{mit dem in Abschnitt 3.3} beschriebenen

Belastungsprogramm ergaben

^{sich zwei}

Besonderheiten,

auf die noch kurz

eingegangen

^werden soll, da sie auf die

Interpretation

^{der Resultate einen}

gewissen

^{Einfluss haben:}

§i§S§bruch_des_Balkens_D3^

Beim Balken D3 mit den beiden Schubbereichen a F V+ und a+F V+ war die

Biegetragfähig¬

keit bei 95% des theoretischen

Biegebruchmomentes erschöpft

^{(Bilder 9 und}

12).

Da¬

durch wurde es

unmöglich»

^die Schubbereiche noch weiter zu

prüfen.

^{Dies wird in den}

Diagrammen

^dieses Versuchsberichtes stets durch Pfeile

angedeutet,

^{welche darauf hin¬}

weisen, dass ein Schubbruch erst bei einer höheren Last

eingetreten

^{wäre. Ein Blick}

auf Bild 1

zeigt,

^{dass das}

Querkraftsverhältnis

^{i beim Balken D3 relativ} gross ^war.

Aus diesem Grunde war ein

Biegebruch,

^wenn

überhaupt,

^{am ehesten bei diesem} Balken zu erwarten. Eine besondere Ursache für das etwas zu frühe

Versagen

^{des Balkens D3 auf}

Biegung

^{konnte nicht}

gefunden

^werden.

Bi§§y§rt!§iteri_des

^Balkens

D4^

Beim Balken D4 mit den beiden Schubbereichen a F V+ und a F V+ fiel im Versuch auf, dass die Schubbereiche noch bei relativ hohen Lasten rissefrei blieben. Während der erste

Biegeanriss

^im

Biegebereich

^{schon bei einer Last}

auftrat,

welche ^- am

ungerisse¬

nen Querschnitt berechnet ^- die

Zugzone ungefähr spannungsfrei

^werden

liess, zeigte

sich im Schubbereich

a+F+V+

^{der erste Schubriss erst nach} Ueberschreiten der theore¬

tischen

Bügelfliesslast

(Bild 10).

^Dadurch

^{verhielt sich der}

.Balken

^D4 nach der Risse¬

bildung

^{in den} Schubbereichen

praktisch

^{wie ein} schubunarmierter

Träger,

^{indem die}

Schubverformungen

^{bei nur kleiner}

J^asterhöhung

^{sehr stark zunahmen. Diese} konzentrier¬

ten sich zudem fast ausschliesslich auf einen

einzigen Hauptschubriss.

Der

gerissen¬

elastische Lastbereich wurde sehr stark

eingeengt,

^{da die}

Bügel

^{schon kurz nach der}

Rissebildung

^{zu fliessen}

begannen.

^{Diesen Tatsachen ist bei} der

Interpretation

^der

Versuchsergebnisse

^{und der}

entsprechenden Vergleiche Rechnung

^zu

tragen.

^{Um stets an}

diese Vorbehalte zu

erinnern,

sind die Resultate des Schubbereiches

a.F.V+

^{von D4 in} allen Bildern mit ^x markiert. wwieisasj*»»**«*»«»**»»^;^

Q2GB§iy§F§y2tL<*iE_Y. _iQ§_rec h^ s_un^_D6_links):

Aus der Variation der

Versuchsparameter

^{und den}

Randbedingungen

^{bei der Balkenher¬}

stellung ergab

^{sich die}

Möglichkeit,

^{bei zwei} verschiedenen Balken (D5 und D6)

je

stellt wurden, bilden die Resultate der Balken D5 rechts und D6

links,

die beide den Schubbereich a+F V

betreffen, jeweils

^eine

gespaltene

^{Säule. Das ist} z.B. der Fall in Bild 13 bei den

Schubbruchlasten,

ⁱⁿ Bild 15 bei der

Querkraft

beim

Fliessbeginn

des ersten

Bügels

^{sowie bei} verschiedenen weiteren

Darstellungen.

4.2 Schubbruchlasten

4.2.1

Allgemeines

Aufgrund

^{der den Versuchen}

zugrunde liegenden Planung

^{sollten vor allem} Schubbrüche erzielt werden. Als Schubbruchlast

Q

Ex ^wird

diejenige

^{äussere Last}

bezeichnet,

bei der ein

Versagen

^{der Schubzone}

festgestellt

wurde. In den Versuchen konnten denn auch in 10 von 12 Fällen die Schubbruchlasten

Q

Ex gemessen werden. Sie sind in Bild 13

aufgetragen.

^{Eine Ausnahme bildete} der Balken D3. Er verlor durch einen vorzeiti¬

gen

Biegebruch

seine

Tragfähigkeit.

^{Durch Pfeile wird deshalb in} Bild 11

angedeutet,

dass die Schubbruchlast des

entsprechenden

Schubbereiches höher

liegen

^müsste.

Um den Unterschied in den Schubbruchlasten zwischen den einzelnen Schubbereichen

quantitativ

^zu beurteilen, wurden in Bild 13 in den die Schubbruchlast darstellenden

*

Säulen von oben her die beiden Kräfte Q und Q abgetragen. Q stellt den nach Richt-

v v ^{" &} v

linie 17

[7]

berechneten

Querkraftsanteil infolge

^der

Vorspannkraft

^dar

(Q

«V»sina).

Q ^ist

dagegen unabhängig

^{von der}

Vorspannkraft

^{V und damit zum} Beschreiben des

v * *

Bruchzustandes besser ^geeignet° &

(Q

»F »a -sina).

Q entspricht

^der senkrechten Kom-

v s s v

ponente

^der Fliesskraft der

Vorspannarmierung. Allerdings

^muss einschränkend bemerkt werden, ^{dass die} mittleren

Dehnungen

(20

cm-Messstrecken),

_gemessen auf der Beton¬

oberfläche unmittelbar über dem

Spannkabel

^{im Bereich der}

grössten Schubrisse,

nur in einem Fall vor dem Bruch die

Streckgrenze

erreichten. Trotzdem wird dieser Wert Q zu

Vergleichszwecken herangezogen.

4.2.2 Einfluss der variierten Parameter

!S§9§in§isyDSl

Der Einfluss der

Kabelneigung

^{auf die} Schubbruchlast ist aus Bild 13a ersichtlich.

Es

zeigt

sich, dass die Schubbruchlast mit zunehmender

Kabelneigung ansteigt.

^Der

Betrag,

^{um den die} Schubbruchlast

infolge grösserer Kabelneigung

^höher

liegt,

^wird

durch den Gehalt an schlaffer

Längsarmierung

beeinflusst. Bei schwacher schlaffer

+ + +

Längsarmierung

(a+F V und a+F V+)

liegt

^dieser Unterschied der Schubbruchlasten un¬

ter dem

Betrag

AQ_v^. Bei starker schlaffer

Längsarmierung

^{(a+F V )}

dagegen steigt

^der

* *

Unterschied ^sogar6 bis zu AQ ^{an. Anhand von} Bild 13a, worin Q und Q durch eine

v v v

spezielle

^Schraffur

hervorgehoben sind,

^{lässt sich diese}

Aussage nachprüfen.

^Damit

kann

festgehalten

werden, dass ^- zumindest bei den hier

vorliegenden

Verhältnissen ^- ein

geneigtes Spannkabel gegenüber

^einem

weniger geneigten

^{umso eher die} Schubbruch¬

last

steigert, je grösser

der Gehalt an schlaffer

Längsarmierung

^ist.