Research Collection
Working Paper
Versuche an gelenkig gelagerten Stahlbetonstützen unter Dauerlast
Author(s):
Ramu, Peter; Grenacher, Mathis; Baumann, Markus; Thürlimann, Bruno Publication Date:
1969
Permanent Link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-004170564
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ETH Library
stützen unter Dauerlast
Peter Ramu Mathis Grenacher Markus Baumann Bruno Thürlimann
Mai 1969
Bericht Nr. 6418-1
Institut für Baustatik ETH Zürich
von
Dipl. Ing. Peter Ramu Dipl. Ing. Mathis Grenacher Dipl. Ing. Markus Baumann Prof. Dr. Bruno Thürlimann
Institut für Baustatik
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
Zürich Mai 1969
Seite
1. Einleitung 2
1.1. Allgemeines 2
1.2. Problemstellung 2
1.3. Versuchsplanung 2
2. Versuchsstützen 5
2.1. Baustoffe 5
2.11 Stahl 5
2.12 Betonzusammensetzung 6
2.13 Betoneigenschaften 6
2.2. Abmessungen und Armierung 7
2.3. Herstellung und Lagerung 8
3. Durchführung der Stützenversuche 9
3.1. Versuchsanlage 9
3.2. Versuchsablauf der Dauerversuche 9
3.3. Messeinrichtungen 9
3.31 Dauerlast PD 9
3.32 Auslenkungen 10
3.33 Betonverformungen 10
3.34 Stahlverformungen 10
3.35 Risse 10
4. Versuchsergebnisse 11
4.1. Allgemeines 11
4.2. Verformungsverhalten 12
4.3. Risse 13
4.4. Auslenkungen 14
4.5. Momente 15
4.51 Die Berechnung von M (P) 15
4.52 Kurzzeitversuche 15
4.53 Abschliessende Kurzzeitversuche 16
4.54 Langzeitversuche 16
4.6. Brucharten 17
5. Zusammenfassung 19
Summary 21
Verdankungen 23
Literaturverzeichnis 24
Bezeichnungen 25
Tabellen 1+7 27
Bilder 1 * 60 32
1.1. Allgemeines
Die heutige Forschung auf dem Gebiete von Stahlbetonkonstruktionen versucht, das wirkliche Tragverhalten solcher Tragwerke besser zu erkennen und beste¬
hende Rechnungsmethoden zu verbessern oder neue zu entwickeln. In diesem Zusammenhang gab das Verhalten von Stahlbetonstützen unter axialer, exzen¬
trisch angreifender Dauerlast in den letzten Jahren Anlass zu einer Reihe theoretischer und experimenteller Untersuchungen (z.B. [1] [2] [3] [4] [5]).
Dabei zeigte es sich, dass es notwendig ist, die Auswirkungen der zeitlich bedingten Verformungsvorgänge im Beton vermehrt zu erforschen. Ein entspre¬
chendes Forschungsprogramm ist gegenwärtig am Institut für Baustatik, Abt.
Massivbau, im Gange.
1.2. Problemstellung
Für die Ermittlung der Schnittkräfte einer axial belasteten Stütze müssen die Gleichgewichtsbedingungen am deformierten System formuliert werden
(Theorie 2. Ordnung). Dies bereitet bei Stahlbetonstützen gewisse Schwierig¬
keiten, da der Stahlbeton inhomogenes Verhalten mit nichtlinearen, zeitlich abhängigen Verformungs- und Festigkeitseigenschaften aufweist [6]. Experi¬
mentelle Untersuchungen müssen herangezogen werden, um den Mechanismus des Verformungs- und Tragverhaltens einer Stahlbetonstütze unter axialer Dauer¬
last genauer zu untersuchen und verbesserte Grundlagen zu einer theoreti¬
schen Behandlung des Problems zu erhalten. Im folgenden wird über die Pla¬
nung, die Durchführung und die Resultate eines solchen Forschungsprogrammes berichtet.
1.3. Versuchsplanung
Als Planungsgrundlage diente die Arbeit von R.F. Warner und B. Thürlimann Cl]. Darin wird an einer Stahlbetonstütze mit idealisiertem Querschnitt und
mit idealisierten Materialeigenschaften der Einfluss der wesentlichen Para¬
meter untersucht, die ihr Verhalten unter axialer Dauerlast beeinflussen. Es sind dies:
- Das Spannungs-Dehnungs-Verhalten der verwendeten Baustoffe
- Die Armierungsgehalte p und u' des Stützenquerschnittes
- Die Schlankheit X der Stützen
- Das Verhältnis Lastexzentrizität e zu Querschnittshöhe H der Stützen
- Das Belastungsalter t der Stützen
Bei der Entwicklung des Versuchsprogrammes war es zum vornherein klar, dass eine systematische Variation dieser Parameter nicht in Frage kam. Vielmehr wurde versucht, durch eine Auswahl gezielter Versuche einzelne Einflüsse
späteren Zeitpunkt nur noch einzelne Kontrollversuche nötig werden.
Weiter zeigte es sich, dass gerade bei solchen Dauerversuchen die Verwendung
von Prüfkörpern in tatsächlicher Grösse unumgänglich ist. Ein reduzierter Mo¬
dell-Massstab bringt leider Unsicherheiten hinsichtlich Schwinden, Kriechen, Verbundverhalten, Rissebildung, usw. mit sich. Entsprechend wurde eine Quer¬
schnittsabmessung der Stützen von 15 x 25 cm gewählt. Die weiteren Studien ergaben die Notwendigkeit der Entwicklung einer neuen Versuchsanlage zur Prüfung von Stützen unter Dauerlast [8]. Nachdem aufgrund von zwei Vorver¬
suchen an Stahlbetonstützen die voraussichtliche Leistungsfähigkeit der An¬
lage abgeschätzt war, konnte schliesslich ein Versuchsprogramm zusammenge¬
stellt werden.
Das Versuchsprogramm zeigte folgenden Aufbau (Bild 1):
Die Versuche wurden in 4 Gruppen aufgeteilt. Für alle Versuche wurden die
Festigkeitseigenschaften der Baustoffe und der Bügelabstand aB der Stützen¬
armierung konstant gehalten.
1. Gruppe:
Festgehaltene Parameter: - Schlankheit X = 100
- Armierungsgehalt v = v' = 0.84 %
- Belastungsalter t = 28 Tage Variierte Parameter: - Lastexzentrizität e
- Grösse der Dauerlast Pp
Für jede Lastexzentrizität wurden maximal 3 Versuche vorgesehen. Die Grösse
der Dauerlasten PD wurde dabei so gewählt, dass die Versuchsstützen nach einer Belastungsdauer von einigen Wochen bis einigen Monaten den Bruchzu¬
stand erreichen sollten.
2. Gruppe:
Festgehaltene Parameter: - Schlankeit X = 100
- Belastungsalter t0 = 28 Tage
- Lastexzentrizität e
- Grösse der Dauerlast Pr>
Variierte Parameter: - Armierungsgehalt p und p'
Dabei wurden ausgewählte Versuche der 1. Gruppe wiederholt, wobei jedoch die Armierungsquerschnitte der Druck- oder Zugarmierung variiert wurden.
3. Gruppe:
Festgehaltene Parameter: - Schlankheit X ¦ 100
- Lastexzentrizität e
- Grösse der Dauerlast PD
- Armierungsgehalt \i = v' ¦ 0.84 % Variierte Parameter: - Belastungsalter t
4. Gruppe:
Festgehaltene Parameter: - Lastexzentrizität e
- Armierungsgehalt p = p1 = 0.84 %
- Belastungsalter t
o Variierte Parameter: - Grösse der Dauerlast Pn
- Schlankheit X
Einige Versuche der 1. Gruppe wurden mit Stützen von anderen Schlankheiten wiederholt.
2.1. Baustoffe
2.11 Stahl
Für die Versuche wurden ausschliesslich kaltverformte Armierungsstähle (Tor¬
stahl) vom Durchmesser d = 6 mm, 10 mm und 16 mm verwendet. Diese Stähle zeigen kein ausgeprägtes Fliessplateau. Die Stähle mit d = 6 mm und 10 mm
stammten alle aus derselben Hochofenschmelze. Der Grad der Kaltverformung
war bei den einzelnen Durchmessern sehr ausgeglichen, so dass die Festigkeit wenig variierte. Aus diesem Grunde wurde nur eine beschränkte Anzahl von
Stählen geprüft. Die gemittelten Resultate sind in Tabelle 1 zusammenge¬
stellt. Die Werte für die Streckgrenze o02 (0,2 % bleibende Dehnung) und die Zugfestigkeit ß^ nehmen zu für grössere Durchmesser. Dies lässt sich mit der stärkeren Verwindung bei grossen Durchmessern erklären. Die Gang¬
höhen der Rippen betragen für die verwendeten Stähle d = 6 mm, 10 mm, 16 mm
durchschnittlich 14 d, 12 d, 9 d.
Es ist bekannt, dass die Bruchfestigkeit der Stähle sehr stark von der Deh¬
nungsgeschwindigkeit abhängt [7] . Deshalb werden statische und dynamische Festigkeitswerte unterschieden. Die statischen Werte wurden bei verschwin¬
denden Dehnungsgeschwindigkeiten e = + 0 beobachtet, die dynamischen Werte bei e > 0. Bei den in diesem Bericht beschriebenen Versuchen an Stahlbeton¬
stützen erfolgten die Verformungen der Baustoffe auch im unelastischen Be¬
reich äusserst langsam. Deshalb wurden die statischen Festigkeitswerte der Armierungsstähle bei der Auswertung verwendet.
Die statischen o-c-Diagramme der Armierungsstähle wurden mit einer dehnungs¬
gesteuerten Maschine ("Epprecht-Multitest Zerreissmaschine ZM SO A") ermit¬
telt (Bild 2). Bei verschiedenen Dehnungsstufen wurde die Dehnungsgeschwin¬
digkeit auf 0 reduziert, was einen Abfall der Spannungen auf die statischen Werte nach bereits etwa zwei Minuten zur Folge hatte [7].
Zusätzlich wurden a-e-Diagramme mit einer kraftgesteuerten Maschine ermit¬
telt. Diese ergaben die dynamischen Festigkeitswerte bei einer Belastungsge¬
schwindigkeit im elastischen Bereich von max. 100 kg/cm2sec und ermöglichten eine kontinuierliche Aufzeichnung der Diagramme. Von besonderem Interesse ist die Grösse der Spannung o ., bei der die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung gerade noch linear ist. a . wurde graphisch als Abweichung von der elastischen Gerade dem a-e-Diagramm entnommen (Tabelle 1).
Es wurden 'Zuschlagstoffe getrennt in 3 Komponenten verwendet:
Sand 0 - 3 mm
Feinkies 3 - 6 mm
Kies 6 - 16 mm
Für die Versuchsstützen Nr. 11 - 16, 21 - 25, 31 - 33 und 41 - 44 der er¬
sten Gruppe wurden die Zuschlagstoffe gesamthaft geliefert (Kieswerk Merz, Gebenstorf), an der EMPA getrocknet und in Silos eingelagert. Die Siebkurve
in Bild 3 zeigt die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe für diese Stützen.
Für die Versuchsstützen der Gruppen 2, 3 und 4 und die Stützen Nr. 51 - 53, 61 und 81 der 1. Gruppe wurden aus organisatorischen Gründen Zuschlagstoffe
aus den Silos eines Vorfabrikationswerkes (IGECO AG, Volketswil) verwendet.
Mit Hilfe einiger Vorversuche gelang es, eine annähernd gleicrfe Siebkurve (Bild 3) wie für die Stützen der ersten Gruppe zu erreichen.
Die Eigenschaften des verwendeten normalen schweizerischen Portlandzementes wurden von der EMPA regelmässig kontrolliert. Die Untersuchungsresultate sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Die Zementdosierung betrug 300 kg/m3.
Ein Wasser/Zement-Faktor W/Z von 0.65 wurde angestrebt. Da in der EMPA mit getrockneten Zuschlagstoffen gearbeitet wurde, konnte die Anmachwassermen¬
ge sehr genau bestimmt werden. Für die Stützen, die im Vorfabrikationswerk hergestellt wurden, war es schwierig, den gewünschten W/Z-Faktor genau ein¬
zuhalten, da der Wassergehalt der Zuschlagstoffe gewissen Schwankungen un¬
terworfen war. Der W/Z-Faktor blieb jedoch in den Grenzen von 0.62 bis 0.72.
2.13 Betoneigenschaften
Für die Festigkeitsprüfung wurden zu jeder labormässig betonierten Versuchs¬
stütze gleichzeitig 16 - 20 Prismen (12 x 12 x 36 cm) und ein Würfel (20 x 20 x 20 cm) hergestellt. Bei den industriell hergestellten Versuchsstützen wurden zu jeder Betonmischung 20 Probezylinder (Durchmesser 20 cm, Höhe
20 cm) betoniert. Die Bestimmung der Würfeldruckfestigkeiten (halbe Prismen oder Würfel) und Zylinderdruckfestigkeiten (Zylinder) erfolgte nach 7, 28, 56 Tagen und bei Versuchsabbruch an mindestens je drei Probekörpern. Die Er¬
gebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Zusätzlich wurden Schwind- und Kriechversuche an unarmierten Probezylindern gleichzeitig mit den Stützenversuchen unter denselben klimatischen Bedingun¬
gen durchgeführt. Die Probekörper wiesen folgende Abmessungen auf:
Kriechkörper: Durchmesser 15 cm, Höhe 30 cm
Durchmesser 15 cm, Höhe 52 cm
Schwindkörper: Durchmesser 15 cm, Höhe 30 cm
Um die Spannungsabhängigkeit des Kriechens zu erfassen, war es notwendig, Probekörper unter verschiedenen Belastungen zu untersuchen.
An den Probezylindern wurden vier 20 cm Messstrecken diametral angebracht.
Damit konnte eine durchschnittliche Stauchung ermittelt werden.
Die Versuche mit den Kriechzylindern wurden nach folgendem Schema durchge¬
führt:
1. Probekörper unbelastet, Nullablesung
2. Aufbringen der vorgesehenen konstanten Dauerlast innerhalb von 15 Minuten. Ablesung der initialen Dehnung e. .
3. Aufrechterhalten der Dauerlast während mindestens dreier Monate.
Periodische Ablesungen.
Zu jeder Kriechmessung (e ) wurde gleichzeitig eine Schwindmessung an einem entsprechenden unbelasteten Probezylinder durchgeführt (e ).
Aus den Messungen sind die Kriechzahlen <t> in Abhängigkeit der Belastungs¬
zeit t ermittelt worden:
?Ct) - t0
'"t™ -
Ein " EsW
in
$ = Kriechzahl
e. = totale gemessene Dehnung
e. = Dehnung gemessen unmittelbar nach dem Aufbringen der Dauerlast
e = Schwinddehnung gemessen am unbelasteten Schwindkörper
In Bild 4 sind die Kriechzahlen $ in Funktion der Zeit und nach Intensität der Beanspruchung geordnet dargestellt. Das unterste Diagramm zeigt die nach dem einfachen arithmetischen Mittel gerechneten Kurven für die verschiedenen Beanspruchungen und das Gesamtmittel.
2.2. Abmessungen und Armierung
Abmessung und Armierung der Versuchsstützen gehen aus Bild 5 hervor.
Für die Längsarmierung wurden kaltverformte Stähle (Torstahl) vom Durchmes¬
ser d = 6 mm, d = 10 mm und d = 16 mm verwendet. Die Verankerung der Längs¬
eisen erfolgte anfänglich durch Verschweissen mit der stählernen Stützenend- platte der Versuchsstütze. Um das aufwendige Nachbohren dieser Stahlplatten bei der Wiederverwendung in einem neuen Versuch zu umgehen, wurden die Längs¬
eisen bei späteren Versuchen mit den Stützenendplatten verschraubt. Auch so wurde jeglicher Schlupf der Längsarmierung verhindert.
an den Stützenenden 4 cm, um die Bildung von Krafteinleitungsrissen zu ver¬
hindern. Die Betonüberdeckung der Längseisen betrug je nach Durchmesser 12 - 22 mm.
2.3. Herstellung und Lagerung
Für die Herstellung der Versuchsstützen wurde eine Stahlschalung verwendet.
Damit war eine grosse Genauigkeit der Abmessungen aller Versuchsstützen und eine genaue Lage der Armierungseisen gewährleistet. Die an den Versuchsstüt¬
zen gemessenen Abweichungen vom Sollprofil betrugen maximal 2-3 mm. Es wurde geplant, für alle Stützen einen Beton von gleicher mittlerer Festig¬
keit zu erreichen.
Bei der ersten Versuchsgruppe (Gruppe 1, Tabelle 4) wurde jeweils der Beton für je eine Stütze und die zugehörigen Probekörper labormässig (alle Kompo¬
nenten in trockenem Zustand abgewogen) in einem 500 lt-Zwangsmischer herge¬
stellt (Mischzeit 2 Min.). Der Beton wurde in zwei Lagen mit einem elektri¬
schen Nadelvibrator verdichtet. Nach dem Glattstrich wurde die Versuchsstüt¬
ze mit feuchten Säcken abgedeckt und in diesem Zustand während 5 Tagen bei ungefähr 20°C gelagert. Anschliessend wurden die Versuchsstützen ausgeschalt, in den klimatisierten Versuchsraum (20°C, 65 % rel. Feuchtigkeit) transpor¬
tiert und für den Versuch vorbereitet. Während dieser Vorbereitungszeit war praktisch die ganze Stützenoberfläche frei.
In gleicher Weise wurden die der Versuchsstütze zugeordneten Probekörper hergestellt. Allerdings wurden diese schon nach einem Tag ausgeschalt und im Versuchsraum mit freier Oberfläche gelagert.
Die Versuchsstützen der 2., 3. und 4. Gruppe und die Stützen Nr. 51 - 53, 61 und 81 der 1. Gruppe (Tabelle 4) wurden in einem Vorfabrikationswerk (IGECO AG, Volketswil) hergestellt. Die Ausführung wurde mit sehr viel Verständnis für die gestellten Mass- und Qualitätsanforderungen vorgenommen. Schwierig¬
keiten traten einzig bei der Bestimmung der Anmachwassermenge auf, weil die verwendeten Zuschlagstoffe unterschiedliche Feuchtigkeit aufwiesen. Die Va¬
riation der Festigkeiten ist aus Tabelle 3 ersichtlich. Das Vorgehen beim Betonieren der Versuchsstützen wies gegenüber demjenigen bei der 1. Gruppe einige Unterschiede auf. Es wurden aus einer Mischung Frischbeton jeweils drei Stützen und 20 Probekörper hergestellt. Anstelle eines elektrischen Vibrators wurde ein mit Pressluft betriebener Vibrator verwendet.
3.1. Versuchsanlage
Es wurde eine hydraulische Anlage aufgebaut, in der gleichzeitig fünf Ver¬
suchsstützen geprüft werden konnten (Bild 6). In [8] ist die Anlage ausführ¬
lich beschrieben. Bild 7 zeigt das Schema der Versuchseinrichtung.
3.2. Versuchsablauf der Dauerversuche
Die Versuchsstützen wurden nach folgendem Schema belastet und beobachtet:
1. Stütze unbelastet
Nullablesung an der Stütze
2. Stütze unter Konstruktionsgewicht des Spannrahmens [81 Nullablesung für die Kraftmessung
3. Laststeigerung bis zur Risslast oder zulässigen Normenlast (SIA-Norm 1956) Verformungsmessung an der Stütze
4. Laststeigerung bis zur zulässigen Normenlast oder Risslast Verformungsmessung an der Stütze
5. Laststeigerung bis zur vorgesehenen Dauerlast Verformungsmessung an der Stütze
6. Konstanthalten der Dauerlast bis zum Bruch der Stütze oder bis zum Abbruch des Versuches.
Verformungsmessung: Anfänglich täglich
Später in längeren Intervallen Bei Bruchabzeichnung wieder häufiger
3.3. Messeinrichtungen
3.31 Dauerlast Pp
Für die genaue Bestimmung der Lasten wurden die Verlängerungen der Spannstan¬
gen gemessen. Ueber eine Messstrecke von durchschnittlich 150 cm wurden mit diametral angeordneten Uhren mit einer Genauigkeit von + 0.01 mm die Längen¬
änderungen der Messstrecke abgelesen. Dadurch konnten die Dauerlasten auf
+ 100 kg genau ermittelt werden. Mit Manometern wurden zudem die Oeldrucke gemessen. Mit dieser zusätzlichen Kontrollmessung konnten die Lasten appro¬
ximativ bestimmt werden.
Die Dauerlast wies zeitlich geringe Schwankungen auf [8] . Da aber das Verfor¬
mungs- und Tragverhalten einer Stütze abhängig von der Grösse und der Dauer der einwirkenden Belastung ist, wurde die Zeit für die Bestimmung der mittle¬
ren Dauerlast Prj mitberücksichtigt (Bild 8). In Tabelle 4 sind die mittleren
Dauerlasten Pp zusammengestellt.
3.32 Auslenkungen
Von der Kopf- zur Fussplatte der Stütze wurde eine Stahlsaite vom Durchmes¬
ser d = 0.1 mm gespannt und über die Länge der Stütze alle 40 cm ein Spie¬
gelmassstab befestigt (Bild 9 und 10). Vor jeder Ablesung wurden diese Massstäbe horizontiert. Dann wurde die Stahlsaite und ihr Spiegelbild zur Uebereinstimmung gebracht, um die Parallaxe auszuschliessen. Die Genauig¬
keit der Ablesung war + 0.2 mm.
3.33 Betonverformungen
Auf die Versuchsstützen wurden Messbolzen im Abstand von 10 cm und 20 cm
geklebt (Bild 9 und 10). Mit mechanischen Deformetern (Bild 51) wurden die Messstrecken mit einer Genauigkeit von +_ 0.001 mm gemessen. Vor und nach jeder Ablesung wurde eine Vergleichsmessung auf einem Invar-Eichstab durch¬
geführt, um Temperatureinflüsse auf die Deformeter möglichst zu eliminie¬
ren.
3.34 Stahlverformungen
Die Stahlverformungen wurden mit denselben Deformetern an Messbolzen gemes¬
sen, die direkt auf die Armierung aufgeklebt waren. Die Anordnung der Mess¬
strecken geht aus Bild 9 und 10 hervor.
3.35 Risse
Der Entstehung und Messung der Risse wurde bei allen Versuchsstützen grosse Aufmerksamkeit geschenkt. Die Oberfläche der Versuchsstützen war mit kolo¬
riertem Blane-fix hellgrau bemalt worden. Damit war es möglich, Risse von 1/100 bis 2/100 mm Weite von blossem Auge zu erkennen. Die Rissweiten sind immer an den gleichen Stellen mit einem Rissemikroskop gemessen worden (Leitzmikroskop: Ablesegenauigkeit + 0.01 mm). Von jeder Stütze sind die Rissebilder entweder in einem Risseplan oder dann fotographisch festgehal¬
ten worden (Bilder 11, 49, 50).
4. VERSUCHSERGEBNISSE
4.1. Allgemeines
In den Bildern 12 bis 48 sind Versuchsresultate der Dauerversuche, der ab¬
schliessenden Kurzzeitversuche und der Kurzzeitversuche an Stahlbetonstützen nach Gruppen geordnet (Abschnitt 1.3.) zusammengestellt. Es wurden nur die¬
jenigen Messresultate und Angaben in die Zeichnungen eingetragen, die für die Charakterisierung eines Versuches von Bedeutung waren.
Mit den Versuchen der ersten Gruppe wurden einerseits der Einfluss der Last¬
exzentrizität e auf das Verformungs- und Tragverhalten der Versuchsstützen abgeklärt, andererseits aber auch für verschiedene Lastexzentrizitäten die zugehörigen Grenzlasten (konstante Dauerlast Pq, unter deren Einwirkung die
Versuchsstütze nicht bricht) ermittelt (Bild 55). Im Bereiche kleiner Exzen¬
trizitäten zeigen die Ergebnisse eine vermehrte Zunahme der Grenzlasten mit abnehmender Lastexzentrizität.
Mit den Versuchen der zweiten und dritten Gruppe wurde der Einfluss des Armierungsgehaltes p und p' bzw. des Belastungsalters t0 untersucht. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Bild 54 festgehalten.
Es zeigte sich, dass der Einfluss des Armierungsgehaltes auf das Verformungs¬
und Tragverhalten der Stütze sehr gross war. Bei einer Lastexzentrizität von e = 0.5 cm und einer Dauerlast P-q ¦ 44 t erreichte die Versuchsstütze Nr. 55 mit geringer Druckarmierung (p1 = 0.15 I) bereits nach wenigen Stunden Bela¬
stungsdauer den Bruchzustand, während die Versuchsstütze Nr. 64 mit starker Zug- und Druckarmierung (p = p' = 2.15 %) erst nach längerer Einwirkung einer
um SO % erhöhten Dauerlast brach (Bild 54b). Analoge Betrachtungen wurden auch bei anderen Lastexzentrizitäten gemacht.
Aus diesem Verhalten der Versuchsstützen lässt sich ableiten, dass eine er¬
hebliche Umlagerung der inneren Kräfte infolge der zeitlich bedingten plasti¬
schen Verformungen des Betons stattfinden muss. Der Beton entlastet sich zu
Ungunsten der Stahleinlagen. Durch Aenderung des Stahlquerschnittes wird die Aufnahmekapazität für Umlagerungskräfte und damit das Verformungs- und Trag¬
verhalten einer Stütze entsprechend der Versuchsergebnisse beeinflusst.
Die Intensität des Betonkriechens und damit die Eigenschaft des Betons, sich seiner Tragfunktion zu entziehen, ist stark vom Belastungsalter abhängig [9].
Aus diesem Grunde gingen die Verformungen der Stütze Nr. 54 (t0 = 16 Tage)
wesentlich rascher vor sich als diejenigen der Stütze Nr. 62 (t_ = 56 Tage) (Bild 54c). Beide Stützen erreichten den Bruchzustand; Stütze Nr. 54 nach einem Monat und Stütze Nr. 62 erst nach 4 Monaten und einer Laststeigerung
von 15 % nach einem Monat Belastungsdaucr.
Mit den Versuchen der vierten Gruppe wurde der Einfluss der Schlankheit auf das Verformungs- und Tragverhalten einer Stahlbetonstütze untersucht.
In den folgenden Abschnitten werden nun noch Versuchsergebnisse und Beobach¬
tungen dargestellt, die von allgemeiner Bedeutung für das Verformungs- und Tragverhalten der geprüften Stahlbetonstützen sind.
4.2. Verformungsverhalten
In den Bildern 12 bis 48 wurden neben den gemessenen Auslenkungen der Ver¬
suchsstützen auch die Betondehnungen und die daraus berechneten Krümmungen für bestimmte Phasen eines Versuches dargestellt.
Die gemessenen Betondehnungen gaben einigen Aufschluss über das Verformungs¬
verhalten einer Stahlbetonstütze.
Grundsätzlich konnten drei verschiedene Arten von Verformungsabläufen fest¬
gestellt werden.
1. Die mit einer gegebenen Anfangsexzentrizität auf die Stütze einwirkende Last verursachte an dieser schon zu Beginn des Versuches Betonstauchungen auf der Druckseite und Betondehnungen auf der Zugseite. Erreichten die
-3 -3
Betondehnungen einen mittleren Wert von +0.2-10 + +0.3-10 ,
dann entstanden die ersten Risse (Abschnitt 4.3.). Die anfänglich gleich- massig verteilten Betondehnungswerte nahmen in der Folge sehr ungleich- massig zu. Messabschnitte, die auf der Zugseite von Rissen durchzogen
waren, wiesen vor allem auf der Zugseite aber auch auf der Druckseite eine stärkere Zunahme der Dehnwerte bzw. Stauchungswerte auf als solche, die von keinen Rissen durchzogen waren. (Stützen Nr. 13, 15, 16, 22, 23, 25, 32, 33, 52, 56, 63, 66, 72)
Besonders deutlich kam dieses ungleichmässige Verformungsverhalten der
einzelnen Stützensegmente zum Ausdruck, wenn man die entsprechenden Krüm¬
mungswerte berechnete. Dabei wurde das Ebenbleiben eines jeden Querschnit¬
tes vorausgesetzt (Bilder 12 - 48):
. _ £Z • £D
H + Ah
H = Querschnittshöhe der Stützen
Ah = Ueberhöhung der Messbolzen
Die mit einer gegebenen Anfangsexzentrizität auf die Stütze einwirkende Last verursachte an dieser sowohl auf der Druckseite als auch auf der Zug¬
seite Betonstauchungen (Stützen Nr. 11, 12, 21, 42 + 44, 51, 54, 55, 62, 64, 65, 71, 82). Bedingt durch das spannungsproportionale Kriechen des Be¬
tons nahm aber im Laufe der Zeit die Krümmung der einzelnen Segmente zu.
Dies hatte zur Folge, dass die Stützenauslenkungen und damit auch die Bie¬
gebeanspruchung der einzelnen Segmente vergrossert wurde. Die anfänglichen Betonstauchungen auf der Aussenseite (konvexe Seite) der Stütze wurden im Bereiche stark zunehmender Biegebeanspruchung (mittlerer Stützenbereich)
![Tabelle 5: Vergleich der Mmax = [P(e+w0)]max aus den Kurzzeit¬](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/1library_info/3907200.1525716/33.865.176.724.218.448/tabelle-vergleich-mmax-p-e-w-max-kurzzeit.webp)
