Working Paper
Langzeitversuche an teilweise vorgespannten Leichtbetonbalken
Author(s):
Heimgartner, Ewald; Krauss, Richard; Bachmann, Hugo Publication Date:
1972
Permanent Link:
https://doi.org/10.3929/ethz-a-000877858
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ETH Library
yy
Langzeitversuche
an teilweisevorgespannten Leichtbetonbalken
Ewald Heimgartner Richard Krauss HugoBachmann
BirkhäuserVerlag Basel
Oktober 1972 Bericht Nr. 6504-5
Institutfür Baustatik ETH Zürich
Langzeitversuche anteilweisevorgespannten Leichtbetonbalken
Dipl. Ing.Ewald Heimgartner Dipl. Ing. Richard Krauss Prof. Dr. Hugo Bachmann
Institut für Baustatik
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Vorsteher der Abt. Massivbau:
Prof. Dr.B. Thürlimann
Zürich Oktober 1972
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. Einleitung 3
1.1 Allgemeines 3
1.2 Zielsetzung 3
1.3 Versuchsplanung 3
1.4 Betrachtete Zeitspanne 4
2. Versuchsbalken 5
2.1 Baustoffe
., .
,
/, __ ., ., 5
t..i. caustoiie , .
. j»
^ ja
""
, n n \2.1.2 Armierungsstahl\'CM>{^W [WWS Ü9f4W>iC
\/^V«vW. (2.1.3 Spannstahl^^? T '
2.2 Beschreibung^£^^Lß
U .yjf, \ 2.2.1 Abmessungen, Armierungen _ ") j. 6
v*
1 «« fiS 2.2-2 Herstellung, Vorspannung, Lagerung l \\\K\ , X*«*~f» 6 y^.V<i>Vt^-[>2.2.3 Vorspannkraftverluste infolge Schwinden, Kriechen i
und Relaxation bis zum Versuchsbeginn J 7
2.3 Rechnerische Wertet §Luft*$ , 7
Durchführung der Balkenversuche 9
'3.1 Vorbereiten der Balken \ 9
%ß,h/a¦ 3.2 Versuchseinrichtung ( ||^ /^L^k,b^X TT?4 9
' 3.3 Einbau der Versuchsträger | 1 9
3.4 Belastung \ 10
V/J\'WV/VV/ 3»5 Messungen ^ 11
' 4. Versuchsresultate 13
4.1 Langzeitverhalten des Leichtbetons 13
1/7 \, ' „ \ 4.1.1 Festigkeitsentwicklung/ 13
r Li.1 \T0<j^ \ n
MjU* »^ —4.1.2 Versuchskörper für Schwind- und Kriechmessungen . 13
\\ LJfMU 4a-3 Schwinden^ 14
^/W^1^ V. 4.1.4 Kriechen V 15
4.2 Resultate der Biegebereiche 17
4.2.1 Durchbiegungen V 17
— 4.2.2 Krümmungen £ 19
4.2.3 Risset 19
4.2.4 Dehnungsverlauf über den Querschnitt* 21
v—4.2.5 Längseisendehnungen' 21
4.3 Resultate der Schubbereiche 23
jfr
|a1o
4.3.1 BUgelbeanspruchung 23
4.3.2 Schiebungen 25
ty 4.3.3 Risse 27
i
| 4.3.4 Betonstauchungen der Druckplatte 28
4.3.5 Längseisendehnungen 29
<Tv MxoQji^p
5. Vergleiche 31 5.1 Festigkeitsentwicklung
5.2 Schwinden und Kriechen
5.2.1 Annäherung der Versuchswerte durch einfache mathematische Funktionen
5.2.2 Ausgleich der Funktion y - E • ———
a + t
5.2.3 Beurteilung der Ausgleichsfunktionen für Beton
5.3 Durchbiegungen 5.4 Krümmungen
5.4.1 Krümmungsberechnung nach [13]
5.4.2 Krümmungsberechnung nach [14]
6. Zusammenfassung
R6sum6 Summary Verdankungen
Literaturverzeichnis Bezeichnungen
Tabellen Bilder
Anhang I : Versuchsanlage zur Prüfung von Balken unter Dauerlast
1. Anforderungen 2. Beschreibung
2.1 Spannrahmen 2.2 Druckhalteanlage
2.3 Steuerung und Ueberwachung
3. Stabilität 4. Bewährung
Anhang II : Erweiterte Fachwerkanalogie mit Hilfe des Prinzips vom Minimum der Formänderungsarbeit
1. Theoretische Beziehungen
2. Rechenbeispiele Anhang III : Schiebungen
1. Schiebungsmessstellen 2. Berechnung der Schiebung
3. Verformungen des Messnetzes infolge Verkürzung einer Diagonale
4. BUgelneigung und Schiebung (qualitative Betrachtung)
31 31
32 33 34
34 35
36 36 38 42 46
50 51 53
57 61
89
89 89
89 90 90 90 90
93 93 94 97 97 97 98 98
1.1 Allgemeines
Ueber das Langzeitverhalten von Leichtbeton und Leichtbetonkonstruktionen sind bereits verschiedene Arbeiten erschienen (z.B. [l], [2], [3], [4]). Eine Durchsicht zeigt, dass die massgeblichen technologischen Eigenschaften - insbesondere auch das Schwinden und das Kriechen - in weiten Grenzen variieren und in starkem Masse vor allem von den verwendeten Zuschlagstoffen abhängen. Die Resultate solcher Versuche sowie entsprechen¬
de Empfehlungen können daher oft nicht als Basis für die Lösung konkreter Konstruk¬
tionsaufgaben dienen. Vielmehr sollten Untersuchungen vorliegen, die mit Leichtbeton aus den tatsächlich zur Verfügung stehenden Zuschlagstoffen vorgenommen wurden.
Am Institut für Baustatik, Abteilung Massivbau, an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich waren in den Jahren 1969/70 Versuche über das Biege- und Schub¬
verhalten von teilweise vorgespannten Trägern aus Leichtbeton mit Blähton-Zuschlag¬
stoffen Leca hade durchgeführt worden. Die Resultate dieser Kurzzeitversuche wurden in [5] ausführlich dargestellt. Aus obenerwähnten Gründen lag es nahe, diese Kurzzeit¬
versuche mit entsprechenden Langzeitversuchen zu ergänzen. Darüber soll hier berichtet werden.
1.2 Zielsetzung
Der Zweck der im folgenden beschriebenen Versuche bestand darin, nachstehende Problem- kreise zu studieren:
1. Langzeitverhalten teilweise vorgespannter Leichtbetonträger unter Gebrauchslast.
2. Festigkeitsentwicklung, Schwinden und Kriechen des für die Träger verwendeten Leichtbetons.
3. Vergleich der Versuchsresultate mit theoretischen Werten.
1.3 Versuchsplanung
Bei der Planung der Versuche wurde davon ausgegangen, dass solche Versuchsträger auf ihr Langzeitverhalten hin geprüft werden sollten, deren Kurzzeiteigenschaften bereits bekannt waren. Eine Einschränkung von der versuchstechnischen Seite her bestand darin, dass in der Versuchsanlage nur zwei Balken unter Dauerlast gesetzt werden konnten
(Anhang I). Weiter war anzustreben, dass die Balken ungefähr das gleiche Biegebruch-
Tri
moment M aufwiesen. Dadurch sollte es möglich sein, auf beide Versuchsträger etwa
U m.
das daraus berechnete maximal zulässige Biegemoment M«. = M /l,8 aufzubringen.
Aufgrund dieser Ueberlegungen wurden Duplikate der in [5] beschriebenen Träger An.
und B1T zur Prüfung ausgewählt. Diese Langzeitversuchsträger wurden mit AJL und
BJj. bezeichnet. Der Balken A' wies nur schlaffe Armierung auf, während Bj. halb
vorgespannt war.
Gemäss der Zielsetzung wurden parallel zu den Balkenversuchen an insgesamt acht un¬
armierten Leichtbetonzylindern Schwind- und Kriechmessungen vorgesehen. Die Festig¬
keitsentwicklung des Leichtbetons sollte durch Bohrkerne verfolgt werden, die den Endblöcken der Versuchsträger zu entnehmen waren.
1.4 Betrachtete Zeitspanne
Die Versuchsbalken AI, und Bi, wurden am 13. Februar 1970, die dazugehörigen Kriech¬
zylinder aus technischen Gründen einen Tag später, unter Last gesetzt. Der vorliegende
Bericht umfasst die während der ersten zwei Jahre, d.h. bis zum 11. Februar 1972, erhaltenen Resultate. Die Versuche werden vorläufig fortgesetzt.
2.1 Baustoffe
2.1.1 Leichtbeton
Für die beiden Versuchsträger AA, und B', wurde die gleiche Leichtbetonmischung ver¬
wendet wie bei den in [5] beschriebenen Trägern. Die Mischung setzte sich aus den folgenden Komponenten zusammen: clfoitt§>€£.
Gew-t Vol-t I Anteile der 0,2 m5 - Mischung
Pff
Blähton Leca hade
Natursand Zement PC Wasser
8 - 15 mm 28 33
3 - 8 mm 28 33
0 - 3 mm 19 19
0 - 1 mm 25 IS^f*7*
&$y 4Fr+
Mit der Wasserzugabe wurde eine gleichmässige Konsistenz angestrebt. Die dazu erfor¬
derliche Wassermenge, wie auch die durch Wasseraufnahme der Leichtzuschlagstoffe ein¬
setzende Versteifung, waren von der Anfangsfeuchtigkeit der Leichtzuschläge abhängig.
Diese Feuchtigkeit war meist gering, da die Zuschlagstoffe direkt aus der Fabrik in vorgewogenen Plastiksäcken angeliefert und bei der Herstellung der Leichtbetonmischung nicht vorgenässt wurden. Die Vol-4 errechneten sich aus den Gew-| mit Hilfe von neu
ermittelten Raumgewichten des Herstellerwerkes.
Gleichzeitig mit dem Betonieren eines Balkens wurden je 6 Prismen 12x12x36 cm und 4
Zylinder mit einem Durchmesser von 15 cm und einer Höhe von 54 cm hergestellt. Die Prüfresultate der Prismen können den Tabellen 6 und 7 entnommen werden, während die Ergebnisse der Kriech- und Schwindversuche an den Zylindern in den Bildern 8 und 9
dargestellt sind.
Das Spannungs-Dehnungsverhalten des Leichtbetons wurde pro Versuchsträger an je einem Prisma ermittelt. Diese Prüfungen wurden nach 36 und 41 Tagen, d.h. eine Woche nach Belastung der Träger, analog zu den in [5] beschriebenen durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle 7 wiedergegeben.
In Tabelle 8 sind schliesslich noch die für die Auswertung der Versuche verwendeten Rechenwerte aufgeführt. Bei den Druckfestigkeiten handelt es sich um Mittelwerte aus allen Druckversuchen, wobei angenommen wurde, dass 6 ¦ 0,8»ß sei. Für E_ wurde mit Hilfe dieser Druckfestigkeiten ein Wert berechnet und eingesetzt, der sich aus der Proportionalität zwischen dem Elastizitätsmodul und der Wurzel aus der Würfeldruck¬
festigkeit ergab (vgl. SIA Norm 162 (1968), Art. 2.07). Dabei wurde der bei den
o - e Versuchen ermittelte Proportionalitätsfaktor verwendet.
2.1.2 Armierungsstahl
Für beide Versuchsbalken wurde als schlaffe Armierung ein naturharter Stahl (Box- Ultra) verwendet. Um eine möglichst gleichmässige Stahlqualität pro Durchmesser zu
erhalten, wurden die Armierungsstähle direkt vom Werk bezogen.
An den Stählen wurden Zugversuche sowohl mit einer kraft-, als auch mit einer dehnungs¬
gesteuerten Prüfmaschine durchgeführt. Die Dehngeschwindigkeit bei der letzteren betrug 0,Ol/min. Bei einer Probenlänge von 50 cm entsprach dies einer Verlängerung von 5 mm/
min. Im unelastischen Bereich wurde die Dehngeschwindigkeit mehrmals während 2 Minuten auf Null reduziert, um dadurch statische Werte zu erhalten.
Für die Ermittlung der im Abschnitt 2.3 zusammengestellten rechnerischen Werte sind stets die statischen Grössen nach Tabelle 4 verwendet worden, welche man aus den Prü¬
fungen mit der dehnungsgesteuerten Maschine erhalten hatte.
2.1.3 Spannstahl
Im Balken Bj. wurde als vorgespannte Armierung ein in einem gewellten Hüllrohr mit maximalem Durchmesser von 45 mm geführtes Spannkabel aus patentierten, kalt gezogenen Drähten vom Durchmesser 6 mm verwendet. Die physikalischen Eigenschaften wurden wie bei der schlaffen Armierung mit beiden Zugmaschinen ermittelt. FUr die Bestimmung der rechnerischen Werte wurden auch hier die statischen Grössen nach Tabelle 5 verwendet.
Beispiele von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen sind in [5] enthalten.
2.2 Beschreibung
2.2.1 Abmessungen, Armierungen
Die Abmessungen und Armierungen der Balken gehen aus den Tabellen 1 bis 3 sowie Bild 4 und 5 hervor.
Um eine gute Verankerung der Spannkabel zu ermöglichen, wurden die Stege an den Bal¬
kenenden zu kräftigen Endblöcken verbreitert. Das Schubverhalten wurde dadurch nicht beeinflusst, da sich die Stegverstärkungen ausserhalb der Auflager befanden. Diese Verlängerung der Balken über die Auflager hinaus erlaubte weiter eine einwandfreie, hakenlose Verankerung der schlaffen Armierung. Zudem konnten aus diesen Auflagerver- stärkungen Bohrkerne entnommen werden, die zur Bestimmung der Festigkeitszunahme des Leichtbetons im Laufe der Zeit dienten. Bei beiden Balken wurde im oberen Flansch aus
konstruktiven Gründen eine Druckarmierung angeordnet.
Die in Tabelle 3 eingezeichnete Stegarmierung bestand aus vertikalen und schrägen Bügeln, die oben mit Endhaken versehen waren (Bild 5). Sowohl im oberen als auch im unteren Flansch wurden als Querarmierung zusätzliche Verteilbügel eingelegt, deren Abstände jeweils mit den entsprechenden Stegarmierungen übereinstimmten.
Die Betonüberdeckung der BUgel betrug 1 cm, diejenige der Längsarmierung 2 cm. Das Hüllrohr des Vorspannkabels war im Minimum 2 cm Überdeckt.
2.2.2 Herstellung, Vorspannung, Lagerung
Für die Herstellung der Leichtbetonträger wurden normierte Stahlschalungen verwendet,
Schalungsvibratoren verdichtet, Schalung aufgeschraubt waren.
Zwei Tage nach dem Betonieren wurden die Balken ausgeschalt. Der Balken Bj.
wurde am folgenden Tag von einer Seite her auf ungefähr 50 % vorgespannt, während das volle Vorspannen sowie das Injizieren 7 Tage nach dem Betonieren erfolgten. Da
an beiden Enden des Balkens bewegliche Ankerköpfe vorhanden waren, konnten die Kräfte während des Spannens stets durch 2 Dynamometer kontrolliert werden. Aus dem Unter¬
schied dieser beiden Kräfte konnten die Reibungsverluste experimentell bestimmt werden.
Die Träger wurden anschliessend ins Versuchslabor transportiert und dort bei unge¬
fähr 20° C für die Versuche vorbereitet. Der Spannkraftabfall in den Spanndrähten des Balkens Bj. bis zum Versuchsbeginn infolge Schwinden und Kriechen konnte durch die im folgenden Abschnitt beschriebenen Massnahmen erfasst werden.
2.2.3 Vorspannkraftverluste infolge Schwinden, Kriechen und Relaxation bis zum Versuchsbeginn
Um die beim Versuchsbeginn vorhandene Vorspannkraft möglichst genau zu kennen, wurde die infolge Schwinden und Kriechen auftretende Spannkraftabnahme experimentell be¬
stimmt. Zu diesem Zweck wurden dem ganzen Balken entlang auf der Höhe des Spann¬
gliedes Messbolzen im Abstand von 20 cm auf die Betonoberfläche geklebt. Unmittel¬
bar nach dem Vorspannen wurden diese Messstrecken mit einem Setzdehnungsmesser (Genauigkeit: 1/1000 mm) gemessen. Kurz vor dem eigentlichen Versuch wurden diese Strecken wiederum gemessen. Aus der gemittelten Differenz dieser beiden Messungen längs der Prüfbereiche B und C (Bild 4) konnte über die Dehnungsdifferenz direkt auf die Spannungsabnahme im Spannstahl geschlossen werden.
Der Einfluss der Temperatur (ca. 5° C beim Spannen, ca. 20° C im Versuchslabor) wurde durch entsprechende Messungen berücksichtigt (vgl. auch [5]).
Für den Spannungsabfall infolge Relaxation des Stahles bis zum Prüfbeginn wurden
3 1/24 der initialen Vorspannung angenommen.
2.3 Rechnerische Werte
Der Querschnitt der Leichtbetonträger ist in Bild 5 dargestellt. Die entsprechenden Querschnittswerte sind aus Tabelle 2 ersichtlich. Es wurden dabei die Wertigkeiten
n = 10 und n = 15 berücksichtigt. Dies erlaubt gegebenenfalls das Interpolieren von Zwischenwerten.
Die Schubarmierung beider Balken geht aus Tabelle 3 hervor, wo auch die Schub¬
armierungsgehalte
F.
B,D B»D V'b.D
angegeben sind.
In Tabelle 13 ist die Vorspannkraft aufgeführt, die im Träger BjL unmittelbar nach dem Spannen und bei Belastungsbeginn vorhanden war.
TH
Die Berechnung der theoretischen Biegebruchmomente M erfolgte nach der SIA-Norm 162,
A TVi
Art. 5.12 . Als rechnerisches Fliessmoment Mfl wird jenes Moment bezeichnet, das im Schwerpunkt der untersten Lage der schlaffen Armierung die Fliessdehnung e^ = Ofj/Eg
erzeugt. Es wurde nach der n-Theorie ermittelt. Tabelle 9 zeigt die entsprechenden Werte von MTh und M™ .
u fl,n
Die theoretischen Fliessquerkräfte wurden nach den Richtlinien 17 der SIA Norm 162 (1968) berechnet. Bei der Berechnung von Qi wurde jedoch der zulässige Höchstwert der Streckgrenze von 4200 kg/cm nicht beachtet. Als massgebender Schnitt S wurde y - 115 cm gewählt, d.h. jener Schnitt, welcher vom Rand der Lasteinleitung den Abstand h/2 hatte (Bild 4). Unter dem rechnerischen Bruchwiderstand (Qi + Q* + Qy) bzw.
(Qi + Q* + Qv) war die Randzugspannung überall grösser als ßw/20, so dass Q* nicht
berücksichtigt wurde. Für die weiteren Betrachtungen wurde aus Gründen der Vergleich¬
barkeit mit der äusseren Last die Querkraft Qv infolge Vorspannung ebenfalls zum Querschnittswiderstand hinzugezählt. In Tabelle 11 sind diese Querkraftsgrössen zusammengestellt.
In Tabelle 10 sind die theoretischen Biegemomente des Gebrauchszustandes nach der SIA Norm 162 (1968) angegeben. Die Definitionen der beiden wichtigsten Grössen sind die folgenden:
MQ1 : Bruchsicherheit, MQ1 = ~ M™
MG, : Maximale Spannung von 1500 kg/cm2 in der schlaffen Armierung, maximaler Spannungszuwachs von 1500 kg/cm in der Spannarmierung.
Aus Tabelle 12 können die maximal zulässigen Querkräfte im Gebrauchszustand entnommen werden. Wie schon bei den theoretischen Fliessquerkräften wurde bei der Berechnung der Gebrauchsquerkräfte nach Richtlinie 17 (QG1,Stahl) die Beschränkung der Streck¬
grenze auf maximal 4200 kg/cm nicht beachtet. Die Definitionen der weiteren, in diesen Tabellen enthaltenen Grössen gehen aus der Liste der Bezeichnungen bzw. aus
[5] hervor.
3.1 Vorbereiten der Balken
Das Vorbereiten der Balken umfasste - analog wie bei den Kurzzeitversuchen - die fol¬
genden Arbeiten:
- Aufkleben der Messbolzen mit vorherigem Reinigen der Beton- und Stahloberflächenmit einer Drahtbürste
- Weissein der Balken aus fototechnischen Gründen
- Beschriften der Balken und Anbringen von Durchbiegungsmassstäben
Diese Vorbereitungen wurden 2 Wochen vor Belastungsbeginn ausgeführt. Anschliessend kamen die Balken ins klimatisierte Versuchslabor, wo sie bei 20° C und 60 % relativer Feuchtigkeit gelagert wurden.
Schliesslich wurden zwei Tage vor Versuchsbeginn in den Endblöcken noch Bohrkerne vorgebohrt und die Oberflächen wieder verschlossen. Damit waren die Voraussetzungen geschaffen, um zu einem späteren Zeitpunkt auf einfache Weise die Proben für eine Druckfestigkeitsbestimmung entnehmen zu können.
3.2 Versuchseinrichtung
Die Wirkungsweise der Anlage (Bilder 1 und 2) lässt sich am besten aus der schema¬
tischen Darstellung von Bild 45 erkennen. Die zwei Versuchsträger wurden mittels zweier Spannrahmen gegeneinander gezogen. Ein festes und ein Rollenlager bewirkten eine statisch bestimmte Lagerung. Die beiden Auflagerblöcke hatten nur die relativ bescheidenen Eigengewichte zu tragen. Die hydrostatisch arbeitende Belastungsanlage ist schematisch in Bild 46 dargestellt. Eine eingehendere Beschreibung der Versuchs¬
anlage findet sich am Schluss dieses Berichtes im Anhang I.
3.3 Einbau der Versuchsträger
Der Einbau der beiden Versuchsträger und der entsprechenden Kriechzylinder dauerte rund eine Woche. Als nicht ganz einfach stellte sich das Drehen des teilweise vor¬
gespannten Trägers Bj, um seine Längsachse heraus. Obschon die rechnerischen Zug- 2
Spannungen am unteren Rand des gedrehten Trägers -16 kg/cm erreichten, konnten im unbelasteten Zustand keine Risse beobachtet werden.
Die Nullablesung wurde bei beiden Balken nach Beendigung der Einbauarbeiten vorge¬
nommen, als die Belastungsanlage noch nicht unter Druck stand. Dadurch sind die Aus¬
gangswerte bei den beiden Versuchsträgern verschieden. Das Eigengewicht bewirkte bei
Bj, (unterer Träger) ein - in üblicher Weise auf den Balken bezogen - negatives Biege¬
moment von -0,9 mt, während dasselbe bei AI. (oberer Träger) positiv war. Dazu kam bei AI, das Gewicht der beiden Spannrahmen in den äusseren Viertelspunkten von je 1,2 t (vgl. dazu Abschn. 3.4).
1/fiUß l^-sf
3.4 Belastung ?^^ .'^Tw* SB f^/ ^
Die beiden Leichtbetonträger wurden durch die Spannrahmen ungefähr entsprechend dem
TH
maximal zulässigen Biegemoment (M - M /1,8) belastet (Tab. 14). Eine detaillierte Aufstellung zeigt folgendes:
A' B'
A0L B1L
M - 1,8 mt
M - 0,9 mt M - -0,9 mt
M - 31,7 mt M = 28,1 mt - Wfc
ssssSSSEBB1 ssss: BSSSBBl ¦ KB *-.-
Fn * T **%t
Dauerlast hydraulisch aufgebracht 19,3 t - M = 29,0 mt M = 29,0 mt
Eigengewicht
des Spannrahmens 1,2 t
des Versuchsträgers
Gesamtmoment in Feldmitte
SSSSSSaEBBSBS B S S SS S S S B B B B B B
Damit wurde bei AI, das maximale Gebrauchsmoment MQ1 zu 99,6 %, bei Bj, dagegen nur ^'rp* \r
zu 93,4 % erreicht. Die mit den Messungen erfasste "elastische" Anfangsverformung ent- *f ,C$$
spricht einer Beanspruchung von 29,0 mt, während für die Langzeitverformungen die
oben aufgeführten Gesamtmomente massgebend sind.
Die Dauerlast wurde am 13. Februar 1970 ohne Zwischenablesungen innert 30 Minuten auf¬
gebracht. Nach weiteren 15 Minuten wurden die Deformationen konstant gehalten, so dass anschliessend mit dem erstmaligen Messen unter Belastung begonnen werden konnte. Die Messungen erstreckten sich über einen Zeitraum von rund 5 Stunden. Während den Messun¬
gen verminderte sich die Dauerlast infolge Relaxation der Versuchsträger wie folgt:
Während der 1. Messung (nach Belastung): 0,6 t - 3 % Während der 2. Messung (nach 3 Tagen): 0,2 t - 1 «.
Während der 3. und den folgenden Messungen: < 0,1 t - 0,5 %
Nach den Ablesungen wurde jeweils die Dauerlast durch Nachpumpen von Oel wieder auf den Sollwert gebracht.
Die durch die Spannrahmen auf die Balken übertragenen Kräfte wurden durch zwei Druck¬
messdosen mit Dehnungsmessstreifen bestimmt. Die Kräfte sollten vom gewählten Mittel¬
wert (19,3 t) um nicht mehr als 1 % nach oben und unten abweichen. Das konnte dadurch erreicht werden, dass die durch die Kriechverformungen der Träger abgefallene Last durch Nachpumpen von Oel wieder erhöht wurde. Bild 48 zeigt den Lastverlauf während der ersten Zeit. Daraus ist u.a. ersichtlich, dass die ganze Anlage nach 3 Tagen wegen einer schadhaften Dichtung für eine Stunde entlastet werden müsste. Von dieser Aus¬
nahme abgesehen, konnte die Last praktisch ständig innerhalb der geforderten Grenzen gehalten werden.
Der Versuch wurde durch periodische Ablesungen der Kräfte überwacht. Eine von der Druckdosenmessung unabhängige Kontrolle bestand darin, dass mit Manometern sowohl der Gasdruck im Stickstoffbehälter als auch der Oeldruck bestimmt werden konnten. Diese Kontrolle durfte insofern als zuverlässig gelten, weil sich die gemessenen Drücke nur über eine genau definierte Kolbenfläche auswirken konnten.
In analoger Weise wurden auch die Kriechzylinder belastet und überwacht (vgl. Abschn.
4.1.2).
3.5 Messungen
Pyrs^ifsysssüi
Die Durchbiegungen der Träger wurden mit einem Nivellierinstrument bestimmt. Für diese Messungen waren auf halber Steghöhe Massstäbe in einem Abstand von 50 cm über den ganzen Balken verteilt angeordnet (Bild 6).
Dehnungeni_Stauchungen^
Pro Balken wurden ungefähr 200 Messstellen vorbereitet, welche bei jeder Ablesung mit einem 10 cm oder 20 cm langen Setzdehnungsmesser gemessen wurden (Genauigkeit 1/100 mm) Aus den Differenzen der einzelnen Messungen wurden direkt die Dehnungen ermittelt. Der
als Beispiel in Bild 6 dargestellte Messstellenplan des Balkens Bj. gibt einen Ueber¬
blick über die nachstehend noch näher beschriebenen Messstrecken:
Beton: Im Bereich des konstanten Biegemomentes (Prüfbereiche B und C nach Bild 4) wurden 54 parallel zur Balkenachse liegende Messstellen ausgelegt.
Davon befanden sich 36 in verschiedenen Höhenlagen auf der Balkenvorder¬
seite, während mit den restlichen die Stauchungen auf der Balkenober¬
seite festgestellt wurden. Zusätzliche Messstellen befanden sich in den Schubbereichen auf der Balkenoberseite und auf der Vorderseite im Bereich der Krafteinleitungen. Die 20- und 60-cm-Messstrecken auf der Rückseite dienten zur Bestimmung der Krümmungen.
Stahl: Sowohl die Dehnungen der Längs- als auch der Schubarmierung wurden direkt auf dem Stahl gemessen. Die Dehnungen der Längsarmierung wurden in den beiden Schubbereichen (A,D) und im Bereich des konstanten Biege¬
momentes (Prüfbereiche B und C nach Bild 4) mit insgesamt 36 Messstellen bestimmt. Auf den Bügeln waren zur Ermittlung der Dehnungen auf der Balkenvorderseite je 3 Messstellen zu 10 cm ausgelegt.
Risse£
Die Risse wurden jeweils aus fotografischen Gründen mit einem Filzstift deutlich ge¬
kennzeichnet. Mit einem Rissemikroskop (Genauigkeit 1/100 mm) konnten die Risse in fünf verschiedenen, vorher festgelegten Höhenlagen (Risslinien) gemessen werden. Die Rissbreiten wurden auf Klebern festgehalten, die neben die entsprechenden Rissstellen geklebt und anschliessend fotografiert wurden (vgl. z.B. Bild 30).
Lasten:
Da die Balken statisch bestimmt gelagert waren, genügte das Messen der durch die
Spannrahmen auf die Balken ausgeübten Kräfte. Diese wurden mit Druckmessdosen sowie zur Kontrolle mit Manometern festgestellt (vgl. Anhang I).
12
Zei5licher_Ablauf2
Bei der ersten Messung unmittelbar nach dem Aufbringen der Dauerlast hatten die beiden Träger ein Alter von 30 Tagen (AI.) bzw. 35 Tagen (Bj ). Es wurde angestrebt, diese Messung sowohl an den Balken wie auch an den Schwind- und Kriechzylindern, vom Zeit¬
punkt der Belastung an gerechnet, nach 3, 7, 14, 28, 60, 90, 180, 365 und 730 Tagen
zu wiederholen. Zum Teil müssten wegen arbeitsfreien Tagen Abweichungen von einem Tag in Kauf genommen werden. Zwischen den oben genannten Zeitabständen wurden Durch¬
biegungskonstrollen mit dem Nivelliergerät vorgenommen.
