Langzeitversuche an Stahlbetonstützen: Vortrag an der Studientagung der FGBH vom 17./18. Nov. 1967 in Lausanne

10 Pages·1968·0.618 MB·German

by  P. Ramu dipl. Bau-Ing. (auth.)

Langzeitversuche an Stahlbetonstützen
Von P. Ramu, dipl. Bau-lng. ETH, Zürich
Vortrag an der Studientagung der FGBH vom 17./18. Nov. 1967 in Lausanne
Springer Basel AG 1968
ISBN 978-3-7643-0600-7 ISBN 978-3-0348-6875-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-6875-4
Langzeitversuche an Stahlbetonstützen
Von P. Ramu. dipl. Bau-lng. ETH, Zürich
Vortrag an der Studientagung der FGBH vom 17./18. Nov. 1967 in Lausanne
1. Einleitung 2. Problemstellung Die elementare Biegetheorie darf also
Die ständige Qualitätsverbesserung unse Bild 1 zeigt eine Gegenüberstellung der grundsätzlich bei der Ermittlung der Schnitt
rer Baustoffe verleitet im Stahlbetonbau zur Berechnung der Schnittkräfte und Ver kräfte an einem Biegebalken mit achsialer
Konstruktion von immer kühneren Trag formungen eines statisch bestimmt gelagerten Belastung nicht angewendet werden.
werken. Parallel zu dieser Entwicklung wird Biegebalkens ohne und mit achsialer Be Die Gleichgewichtsbedingungen müssen
versucht, das wirkliche Tragverhalten solcher lastung. somit am deformierten System formuliert
Stahlbetontragwerke besser zu erkennen und Im Falle eines Biegebalkens ohne achsiale werden. Dabei geht die Verformung y als
bestehende Berechnungsmethoden zu ver Belastung dürfen die Gleichgewichtsbe Unbekannte in die Gleichung für die Schnitt
bessern oder neue zu finden. In diesem Zu dingungen für die Ermittlung der Schnitt kraft Mein, (Bild 1b , GI. (1)). Um das Problem
sammenhang gab auch das Verhalten von kräfte am nicht deformierten System formu zu lösen, ist es notwendig, eine weitere Be
Stahlbetonstützen unter achsialer, exzen liert werden, weil eine wesentliche Voraus ziehung zwischen Beanspruchung und Ver
trisch angreifender Dauerlast in den letzten setzung der elementaren Biegetheorie erfüllt formung einzuführen. Besteht der Balken aus
Jahren Anlass zu einer Reihe theoretischer ist: nämlich die, dass die Wirkung einer am dem Hookschen Idealwerkstoff (Bild ld),
und experimenteller Untersuchungen ([1] System angreifenden äusseren Belastung dann bietet dies keine Schwierigkeiten: Die
bis [5]). durch die entstehende Verformung nicht ver zweite Ableitung der Biegelinie y darf dann
ändert wird (Bild la). mit genügender Genauigkeit gleich dem
Auch am Institut für Baustatik an der
Diese Voraussetzung ist beim Biegebalken negativen Quotienten aus dem Biegemoment
ETH wurde vor einigen Jahren unter der
mit achsialer Belastung nicht mehr erfüllt M und der Steifigkeit EI gesetzt werden,
Leitung von Prof. Dr. B. Thürlimann be
(Bild lb): (Bild 1b , GI. (2)). Die Auflösung der Differen
gonnen, das Problem des Verformungs- und
Tragverhaltens von Stahlbetonstützen unter - Am nicht deformierten System verursacht tialgleichung, die man durch Einsetzen von
exzentrisch angreifenden Dauerlasten zu die Achsiallast P nur eine Normalkraft GI. (1) in GI. (2) erhält, führt zu einer wesent
untersuchen. Die finanzielle Unterstützung beanspruchung des Balkens. lichen Erkenntnis (Bild lc):
dieser Arbeiten hat die Stiftung des Schweiz. - Am deformierten System hingegen ver Die Auslenkung y an einer Stelle x des
Nationalfonds für wissenschaftliche For ursacht die Achsiallast P eine Normal Balkens nimmt nicht proportional zur
schung übernommen. Dem Stiftungsrat sei kraft und zusätzlich noch eine Biegebe Steigerung der Achsiallast P zu, sondern
dafür herzlich gedankt. anspruchung des Balkens. progressiv. Immerhin kann jeder Achsial-
Biegebalken Belastungs-Verformungsdiagramm
a) c)
i&)
Mo(~
M0-X p
+
-1
llllllf~llllllllllllll IM Mo I P~n+-----~~~~--, '~Material ideal elastisch-plastisch
pf~-)p
Mo Mo
L-----------------------------------Y
Biegebalken mit Axiallast Werkstoffcharakteristik
b) d)
p-c-~
Mo
~4
y
P-~y ~--P
~~~
M = M + P·y (1)
0
M = -Eiy" (2)
Bild 1. Schnittkräfte und Verformungen eines statisch bestimmt gelagerten Biegebalkens ohne und mit achsialer Belastung
2
last P < Pe eine eindeutige Verformung y spruchten Stützen bestehen, verhält sich nen immerhin einen wichtigen Grundge
zugeordnet werden. Damit ist auch die weder ideal-elastisch noch ideal elastisch danken vermitteln:
Beanspruchung des Balkens gegeben. plastisch. Sein Formänderungsverhalten ist
Es muss versucht werden, einen Zu
Das Verformungs- und Tragverhalten vielmehr äusserst komplex. Die Ursachen
sammenhang zwischen der Beanspru
eines elastischen Balkens, der durch ein sind folgende:
chung und der Verformung eines jeden
Biegemoment und eine Achsiallast be
- Die heute verwendeten Armierungsstähle Querschnittes der Stahlbetonstütze zu
ansprucht wird, ist somit ein Spannungs
weisen sehr unterschiedliche Spannungs finden. Gelingt dies, dann bedarf es im
problem 2. Ordnung. Seine Lösung ist
Dehnungscharakteristiken auf (Bild 2). Prinzip nur noch einer geschickten
einfach.
Zum Teil verhalten sie sich beinahe ela Rechenoperation, um das Verformungs
Besteht der Balken jedoch nicht aus dem stisch-plastisch, während andere stark von und Tragverhalten einer exzentrisch mit
Hookschen Idealwerkstoff, sondern aus dieser Idealisierung abweichen. einer Dauerlast belasteten Stahlbeton
einem solchen mit ideal elastisch-plastischer stütze zu ermitteln.
- Das Spannungs-Dehnungsverhalten des
Charakteristik (Bild 1d ), dann bereitet die
Betons ist sehr stark abhängig von der
Lösung des Problems schon einige Mühe. 3. Planung der Dauerversuche
Dehngeschwindigkeit und dem Erhär
Es kann keine so einfache Beziehung zwi Welche Parameter hauptsächlich für den
tungszustand. Der Faktor Zeit spielt eine
schen Verformung und Beanspruchung mehr gesuchten Zusammenhang zwischen Bean
grosse Rolle (Bild 3).
hergeleitet werden, wie dies beim ideal spruchung und Verformung eines Stahlbeton
elastischen Balken der Fall ist, (GI. (2)). - Die Festigkeit des Betons nimmt im querschnittes von Bedeutung sind, soll an
Trotzdem kann man zu einer grundsätzlichen Laufe der Zeit zu (Bild 4). einigen anschaulichen Überlegungen aufge
Erkenntnis gelangen: - Ein nicht belasteter Beton schwindet zeigt werden. Diese waren auch wegleitend
Es existiert eine kritische Last Pkrit < während des Erhärtungsprozesses. Ein be für die Planung von Dauerversuchen an
Pe, bei der die volle Plastifizierung eines lasteter Beton erfährt je nach Belastungs Stahlbetonstützen.
Querschnittes erreicht wird. In diesem alter und Zusammensetzung meist ganz Aus einer eben erst belasteten Stahlbeton
Zustand verursacht dann die kleinste erhebliche Kriechverformungen (Bild 5). stütze denkt man sich ein kleines Stück her
Störung den Bruch des Systems (Bild lc). Diese wesentlichsten Eigenschaften der ausgeschnitten (Bild 6). An seinen Schnitt
Das Verformungs- und Tragverhalten beiden Werkstoffe, aus denen eine Stahlbeton ufern greifen ein Biegemoment M = P(e + y)
eines Balkens aus ideal elastisch-plasti stütze aufgebaut ist, bestimmen miteinander und eine Normalkraft P an. Als Folge
schem Material ist somit ein Stabilitäts ihr Verformungs- und Tragverhalten. D~ davon entsteht eine Verkürzung und eine Ver
problem. Im allgemeinen lässt sich keine uns geläufigen Berechnungsmethoden können krümmung rpo des Elementes, die initiale
geschlossene Lösung mehr angeben. nur unvollständig über das wirkliche Ver Verformung des Elementes. Nun denkt man
Der Stahlbeton, aus dem die mit einer formungs- und Tragverhalten einer Stahl sich den Verbund zwischen Armierungseisen
exzentrisch angreifenden Dauerlast bean- betonstütze Auskunft geben. Aber sie kön- und Beton gelöst. Der Beton beginnt zu
Spann 160-180 - S kg/cm2
140
120
100
80 1-----------------uss T1
-·-·-·-·-·-·= ~:;,6gö90
60 f .-· · · ·-·-·-·-· -~Ultra-Box
,/_"'--~-=========~==~========~·wr~
40
p b
1------------------
SI. 37
20
-1 -2 -3 -4 -5
L-~--.-.--,--,---------r-~-E o/o
2
Bild 2. Spannungs-Dehnungs.Diagramme verschiedener Stahlsorten [6] Bild 3. Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines Betonprobekörpers in Ab·
hängigkeit der Dehngeschwindigkeit [7]
ßw (kg/cJ)
400.-.---.--.--... ---------,
379 Tage 37\ kg /cm•
50
Legende:
o Stütze Nr. 11
• Stütze Nr. 12
50 A Stütze Nr. 13
.t. Stütze Nr. 14
o Stütze Nr. 15
• Stütze Nr. 16 Elastisch
200o+ -7~ ----+28- ~--42- H-5+65-8-63- --------------~i2 4 Tage Zeit t
Bild 4. Entwicklung der Würfelfestigkeit des Betons Bild 5. Verformungen des Betons
3
kriechen, und zwar etwa proportional zur
~t
Spannungsverteilung. Neben einer weiteren M=P(e+y)
E·-r--.
Verkürzung entsteht dadurch auch eine
--r::
stärkere Verkrümmung rp1. Dieser fiktive Zu tE:Q
stand ist natürlich nicht möglich, weil ja die
Initiale J
Eiseneinlagen über die Schnittfläche heraus
Verformung ds · --.·
ragen würden. Um dem abzuhelfen, denkt
man sich an den Eisen angreifende Druck (ahne Kriechen) I.EI,--L!.J. ----f:,H.-1- -
kräfte De und De' und steigert diese so lange, LU__ __jl,J
bis sich die Enden wieder auf dem Niveau
der Schnittfläche des Betons befinden. Diese +M=P(e+y)
fiktiven Druckkräfte D. und De' müssen
wieder zum Verschwinden gebracht werden. Dej ~D~
Das ist möglich, indem jetzt der Verbund
~-·-·------\Pu.--
wiederhergestellt wird und man diese Dru~k­
Verbund gelöst,
kräfte mit umgekehrten Vorzeichen auf den
Betankriechen
Verbundquerschnitt wirken lässt. Damit ent
steht eine rückläufige Verformung, die in t ----fo~
ihrem Endzustand zwischen der initialen und o. __ _
der fiktiven Verformung liegt. ,...__
Aus der prinzipiellen Arbeitsweise dieses Verträglichkeit
Gedankenmodells können die folgenden we und Verbund
sentlichen Parameter herausgearbeitet werden:
wieder hergestellt
1. Betonfestigkeit
Die Grösse der initialen Verformung rpo
ist von der Betonfestigkeit abhängig.
Bilds. Verhalten einer Stahlbetonstütze unter exzentrisch angreifender Dauerlast
2. Betonkriechen
Durch das Betonkriechen wird eine zu
sätzliche Verkrümmung des Stützenelementes
6. Lastexzentrizität Nicht variiert wurde die Betonqualität
und damit eine Vergrösserung der initialen
Das Trag- und Verformungsverhalten (Betonfestigkeit) und das Raumklima, das ja
Stützenauslenkung verursacht.
einer Stütze hängt wesentlich vom Verhältnis bekanntlich die Langzeitverformung von
3. Belastungsalter M/P ab, weil die Verformung des Elementes Beton auch beeinflusst. - Die Konstruktion
Je früher eine Stütze belastet wird, desto sehr stark von diesem Verhältnis beeinflusst der Versuchsstützen geht aus den Bildern 7
grösser wird die zusätzliche Verformung wird (Rissebildung). und 8 hervor.
einer Stützeinfolge Kriechen sein. 4. Versuchsprogramm 5. Durchführung der Dauerversuche
4. Armierung Zur Erforschung des Verhaltens von Bild 9 zeigt die Versuchsanlage, mit der die
Durch Variieren des Armierungsquer Stahlbetonstützen unter exzentrisch angrei Dauerversuche durchgeführt wurden. Die
schnittes kann die Kriechverformung ge fender Dauerlast wurde ein Versuchspro EMPA gab uns 1964 Gelegenheit, diese am
steuert werden. So wird eine Verstärkung der gramm aufgestellt, das den grundsätzlichen Institut für Baustatik, Abt. Massivbau ent
Druckarmierung eine Annäherung von rp2 an qualitativen Überlegungen des letzten Ab wickelte Anlage [8] im klimatisierten Holz
rpo bewirken. schnittes Rechnung trägt (Bild 7). Es wurden prüfbaus zu montieren und dort die Versuche
Indirekt kann weiter gefolgert werden: vier Parameter variiert: durchzuführen. Für dieses Entgegenkommen
1. Das Verhältnis Lastexzentrizität e zu sei an dieser Stelle der EMPA und insbe
5. Schlankheit Querschnitthöhe H. sondere Prof. H. Kühne, dem Vorsteher der
An ungleich schlanken Stützen haben 2. Die Armierungsgehalte p und p •. Holzprüfabteilung, bestens gedankt.
gleiche Kriechverformungen am Stützen 3. Das Belastungsalter to. Aus Bild 9 geht hervor, dass mit der Ver
element stark unterschiedliche Folgen. 4. Die Schlankheit J. der Stütze. suchsanJage gleichzeitig fünf Stützen von
~
!
p Variationsparameter Fixparameter
Ver-
,...=...!i ,.... =. f!. Belas1oogs-
Querschnit!: suchs- % BH BH alter ). =-A-'112 p;': w;z
Gruppe
% % t.,(Tage)
8.o33
1 0,100 0,84 0,84 28 100
0,250
1000
0,033 0,84 0,84 NE
2 0,84 0,15 28 100 ..u...
0,25 2,15 2,15 C> :2
14 0~ 6
3 0,033 0,84 0,84 28 100 0
Stützentyp >. •100: L • 433 cm Stützentyp >.• 150: L• 433 cm 56 !<')
B • 25 cm B• 25 cm
H • 15 cm H= 10 cm 50
h' • 2,5cm h1= 2 cm 4 0,033 0,84 0,84 28 100
Stützentyp >. • 50: L • 216 cm 150
B = 25 cm
H • 15 cm
h' = .2,5cm
Bild 7. Versuchsprogramm und Abmessungen der Versuchsstützen
4
433 unterschiedlicher Schlankheit geprüft werden
4Z3 können. Die erzeugbaren Dauerlasten be
-r-- 15 T 15 -r -- - 15 -4 -4 1- tragen bis zu 90 t.
A
I I --- Die Versuchsstützen wurden bei allen
Versuchen gelenkig gelagert (Bild 10). Die
,......., i i i l - ,_ Linienkipplager sind an den Jochen des
i i I I "' "N ' kSapnannn rdaahmmiet nasu ffe set inmfaocnhteie rAt. rtD ime itD adueerr lgaes t
i j i wünschten Exzentrizität über die stählernen
~ I ~ I I. I .. ~;/, gSetületizteent ewnedrpdleant.t en in die Versuchsstütze ein
lstu1ztn·Endptattt A 2•44> 10
15
Schnitt A-A Normaltyp 10 _2:;_ 6. Versuchsergebnisse
. Die folgenden Versuchsergebnisse sollen
die Bedeutung einiger einflussreicher Para
S'utttn-Enc:tXotte 1- . meter dokumentieren .
.. "' "' Der Einfluss des Belastungsalters t0 auf die
N Stützenformung geht aus dem Auslenkungs
~
.
Zeit-Diagramm im Bild 11 hervor. Auf der
l-
Ordinate sind die Auslenkungen wo in der
Stützenmitte und auf der Abszisse die Be
Z"'''<'te 44>10
lastungsdauer aufgetragen. Drei gleiche Stüt
Bild 8. Konstruktionsplan der Versuchsstützen zen sind im Alter von 16, 28 und 56 Tagen
mit einer gleich grossen Dauerlast von P =
44 t belastet worden. Als Parameter ist also
nur das Belastungsalter f0 variiert worden.
Man stellt fest:
Zuerst starke, dann kleinere und gleich
mässige, durch das Betonkriechen ver
ursachte Zunahme der Stützenauslenkung
bei der jungen Stütze (S 54). Nach gut
drei Wochen tritt eine anhaltende Be
schleunigung der Stützenverformung ein
und die Stütze erreicht den Bruchzustand.
Wesentlich gemächlichere Verformung der
etwas jüngeren (S 51) und alten Stüt
zen (S 62). Beide Stützen wiesen aber bei
Abbruch des Dauerversuches nach 3 Y2
und 5 Monaten in der Stützenmitte Aus
lenkungen auf, die grösser waren als die
jenigen der jungen Stütze, als diese den
Bruchzustand erreichte. Die beiden Stützen
sind nicht gebrochen, obwohl bei der
Stütze S 62 nach 34 Tagen die Dauer
last noch erhöht worden ist. Der Grund
dürfte folgender sein: Die Festigkeits
entwicklung des Betons hat offenbar die
Bild 9. Versuchsanlage zur Prüfung von Stützen Bild 10. Lagerung der Versuchsstützen ungünstigen Auswirkungen des Beton
unter exzentrisch angreifender Dauerlast kriechens ausgeglichen.
Wie ausserordentlich stark die Stützenver
No cm formung vom Armierungsgehalt abhängig ist,
geht aus dem Auslenkungs-Zeit-Diagramm
im Bild 12 hervor. Als Parameter ist der
fL • fL • 0,84 'l'o Armierungsgehalt I' und J.t' variiert worden.
),. = 100 Die Dauerlast von 44 t wurde bei allen drei
Stützen 28 Tage nach dem Betonieren aufge
<~'H = 0,033
3 ß w•• -- 400 kg/cm2 bracht. Man stellt fest:
- Die Stütze S 55 mit einer Druckarmierung
w;z= 0,65 von nur 0,15% und einer Zugarmierung
p 44000kg von 0,84% brach schon nach knapp zwei
Tagen Lastdauer.
z
- Die Stütze S 54, die eine Zug-und Druck
armierung von je 0,84% aufwies, ver
formte sich langsamer, erreichte aber
doch den Bruchzustand nach gut drei
Wochen Lastdauer.
F\ > p
- Bei der Stütze S 64 mit einer sehr starken
Zug- und Druckarmierung von je 2,15%
hingegen stabilisierten sich die Verfor
mungen.
0 zo 30 40 50 Tage Je nach Verhältnis Biegemoment M zu
Bild 11. Einfluss des Belastungsalters auf die Stützenverformung Normalkraft P ist ein sehr unterschiedliches
5
Verformungsverhalten des Stützenelementes
und der Stütze als Ganzes festzustellen. Bild 13
4
zeigt die Gegenüberstellung der Rissebilder
A. :100
von zwei Stützen. Die Stütze links im Bild /
ist mit einer grossen Achsiallast gedrückt und
einem kleinen Biegemoment verbogen worden.
Die Stütze rechts im Bild dagegen ist mit
Wfz = 0,65
einer kleinen Achsiallast und einem grossen
Biegemoment beansprucht worden. Beide p : 44000 kg --
Stützen haben den Bruchzustand erreicht. t. = 28 Tage
I ..o.~..-"'
Bei der Stütze mit grosser Achsiallast
S55: 1'=0,84% 515~
stellt man wenige, sehr grosse Risse in der
1''=0,15%,. .-----~
Bruchzone, dann aber rasches Abnehmen
der Rissweiten fest. Bei der Stütze mit kleiner
Achsiallast stellt man mehrere grosse Risse
im Bereiche der Bruchzone und nur lang
sames Abnehmen der Rissweite fest.
Die Druckseiten der gleichen Stützen sind
im Bild 14 dargestellt. Bei der Stütze mit S64: p.=p.' = 2,15% nach 33 Tooen: w0=0 ,71 cm
grosser Achsiallast ist die Betondruckzone
in einem kleinen Bereich schalenartig abge
sprengt worden. Bei der Stütze mit kleiner
Achsiallast aber grossem Biegemoment sieht 0 5 10 15 20 25 Tage
Bild 12. Einfluss des Armierungsgehaltes auf die Stützenverformung
Bild 13. Rissebilder von zwei unterschiedlich Bild 14. Bruchbilder von zwei unterschiedlich Bild 15. Ausgeknickte Druckarmierung einer
beanspruchten Versuchsstützen beanspruchten Versuchsstützen Versuchsstütze
man eine weite Zerstörungszone des Betons mittelbar nach Aufbringen der Dauerlast und mit grosser Achsiallast kommt deutlich zum
auf der Druckseite, aber kein Absprengen. unmittelbar vor Erreichen des Bruchzu Ausdruck.
Es ist denkbar, dass bei der Stütze mit standes aufgetragen. An den ausgeprägten
grosser Achsiallast das Absprengen der Krümmungsspitzen lässt sich erkennen, wel 7. Vergleich von Versuchsergebnissen mit
Druckzone und damit die Einleitung des che Messstrecken von Rissen durchzogen Resultaten des SIA-Normenentwurfes 1966
Bruches durch ein Ausknicken der Druck sind. Es sei mit Nachdruck darauf hingewiesen,
armierung verursacht worden ist. Bild 15 dass die Zielsetzung der SIA-Normen und der
Man stellt fest, dass bei der Stütze, die
zeigt die ausgeknickte Druckarmierung. Die Versuche nicht die selbe ist. Bei der Interpre
durch eine grosse Achsiallast beansprucht
Frage liegt nahe, ob durch eine engere Ver tation eines Vergleiches von Versuchsergeb
worden ist, die Formänderungen gegen die
bügelung, die das Ausknicken der Druck nissen mit «SIA-Normenlasten» muss dies
Stützenmitte zu stark zunehmen. Die Risse
armierung verhindern würde, die Grösse der berücksichtigt werden [9).
bildung ist auf den Bereich der Stützenmitte
Dauerbruchlast beeinflusst werden kann. Im Bild 18 ist die Achsiallast P auf der
beschränkt. Bei der Stütze mit kleiner Ach
Auch im Krümmungsverhalten derart siallast verteilen sich die Formänderungen Abszi">Se und das Stützenendmoment M =
unterschiedlich belasteter Stützen kommt P · e auf der Ordinate aufgetragen. Auf
und Risse auf die ganze Stützenlänge recht
zum Ausdruck, wie die Verformung eines Strahlen, die verschiedenen Verhältnissen
gleichmässig.
Stahlbetonquerschnittes vom Verhältnis Biege Lastexzentrizität e zu Querschnitthöhe H ent
moment zu Achsiallast abhängig ist. Wieder Entsprechend verschieden verlaufen die sprechen, sind für einen bestimmten Stützen
für die beiden extremen Beanspruchungs Auslenkungen der beiden Versuchsstützen typ Versuchsergebnisse eingetragen. Die
arten ist im Bild 16 der gemessene Krüm (Bild 17). Die konzentrierte Formänderung leeren Kreise entsprechen Lastkombinationen,
mungsverlauf entlang der Versuchsstütze un- im Bereiche der Stützenmitte bei der Stütze bei denen die Stütze nach drei und mehr
6
I 42l I
Kriimnu~gen S ~Pt~i Krümmungen S 32l
I
7
p = 41600kQ I /0 p •-7000kg
j "" • = o,5cm e ·= 15cm
X= 100 ~ ----~0 ). = 100
\ .......__ I / V
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!'--.... /f""
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H=O r---.t=12 ge __....."=00 i.---"""'t;135 Tage
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-
100 200 300 400 500 ·10-~cm1 ! ~ 100 200 300 400
Bild 16. Krümmungsverlauf längs zweier Versuchsstützen
Auslenkungen 542 p ~ Auslenkungen s 32
c-- ~
'~ pe ==4 1600,05 ckmg \ "'-- pe == 700105 kcgm
"" )1. = 100 I }.= 100
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~ t = 0 t= 12 Tage \,-t=O 1= 135Tage
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1 .L ./
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2 3 4 5 6 7 8 9 10 cm -p- +'i 1..- 2 3 4 5 6 7 8 9 10 cm
Bild 17. Verlauf der Auslenkungen der zwei Versuchsstützen
Monaten Belastungsdauer den Bruchzustand Zum Vergleich sind in Bild 18 für ein"= 1 kann wie folgt charakterisiert werden (Bild
nicht erreichte. Die ausgefüllten Kreise ent die zulässigen Lastkombinationen eingetra 20a). Eine Stütze erfährt im Laufe der Zeit
sprechen Lastkombinationen, die die Stütze gen. Gerne neigt man nun dazu, einen Sicher viele LastwechseL Einmal oder auch öfters
innerhalb drei Monaten Lastdauer zum heitsvergleich zu machen, indem man einfach kann die vorgesehene Höchstlast N erreicht
Bruch brachten. (Diese Grenze von drei die Versuchslast P (Bruch nach drei Monaten) werden. Eine durchschnittliche Dauerlast Ng
Monaten ist festgelegt worden, weil bis zu mit der zulässigen SIA-Normenlast Pzul wirkt aber ständig auf die Stütze und verur
diesem Zeitpunkt die wesentlichen Kriech (SIA 1966, Entwurf) vergleicht. Als Ergebnis sacht an dieser Kriechverformungen.
verformungen stattgefunden haben.) Damit würde man die Darstellung im Bild 19 er Der Grundgedanke im Normenentwurf
kann eine <<Drei-Monate-Bruchlinie» ange halten und würde mit Missbehagen feststellen, ist nun folgender: Man multipliziert dje
geben werden. Sie ermöglicht es, für jedes dass bei einem Verhältnis von e/H = 0,1 eine durchschnittliche Dauerlast Nu mit 1,3 und_
Verhältnis e/H zwischen 0 und 1,0 diejenige Sicherheit gegen Bruch im Falle der reinen bestimmt damit die Verformung der Stütze
Dauerbelastung herauszulesen, die diesen Dauerlastbeanspruchung von nur etwa 1,6 unter Berücksichtigung des Kriechens. Ist
Stützentyp nach etwa drei Monaten zum vorhanden wäre. dieser Verformungszustand erreicht, dann soll
Bruch zu bringen vermag. Dieser Sicherheitsvergleich entspricht je die Stütze noch in der Lage sein, eine Last zu
Im Normenentwurf wird ein Verhältnis doch nicht der Sicherheitsanschauung, wie tragen, die gleich dem 1,8 fachen Wert der
" = Dauerlast Nu zu Höchstlast N definiert. sie der neuen Norm zugrunde liegt. Diese Höchstlast N ist.
7
!?,
M=P·e cmt :"r
~ u
I r---
li
120 •
I p=25Cf111 \
. 1'---
D~ H=15cm
""" 1-
100 Fe= Fe'= 44>10 (0,84%)
1
{J~0 = 300 kg I cm2
W/Z = 0,65
'f-r-
A = 100 Q.033 0,1 0,25 1 e-/1:1
80 t0 = 28 Tage Bild 19. Vergleich von Versuchsergebnissen m!t
·SIA-Normenlasten• (Entwurf 1966)
60
40
Bild 18. Vergleich von Versuchsergebnissen mit ·SIA-Normenlasten• (Entwurf 1966)
Literaturverzeicbnis
[1] Warner R. F., Thürlimann B.: Einfluss des
SIA Norm-Entw11rf 1966 Versuch an Stütze S 21 Betonkriechens auf das Versagen von
Stah1betonsäu1en. «IVBH-Abhandlungen»
1963, 23. Band.
p
[2] Mauch S., Holley M. J.: Creep Buckling of
Reinforced Concrete Columns. «ASCE
Journal» No. ST4, Aug. 1963.
1,8N-j--------------<j
[3] Distefano J. N.: Creep Buckling of Slender
Columns. «ASCE Journal» No. ST 3, June
1ßNg+---------------------~ 1965.
[4] Gaede K.: Stahlbetonsäulen unter Kurz
und Langzeitbelastung. Deutscher Aus
schuss für Stahlbeton, Heft 129, Berlin 1958.
[5] Green R.: Behavior of Unrestrained Rein
forced Concrete Columns under Sustained
Load. CESRL Dissertation No. 66-1, Jan.
1966, University of Texas, Austin.
[6] Thürlimann B., Ziegler H.: Plastische Be
rechnungsmethoden. Autographie der Vor
lesungen vom Fortbildungskurs für Bau
und Maschineningenieure, ETH, Zürich
t0 : Belas1ungsalter 1963.
t1 : Kriechen und Schwinden beende! [7] Rasch Ch.: Spannungs-Dehnungslinien des
Bild 20. Sicherheitsvergleich Betons und Spannungsverteilung in der
Biegedruckzone bei konstanter Dehnge
schwindigkeit. Deutscher Ausschuss für
Mit dieser Sicherheitsanschauung kann Normenentwurf 1966 und vergleicht sie mit Stahlbeton, Heft 154, Berlin 1962.
der kritisch erscheinende Punkt für ein Ver der Versuchslast, dann stellt man fest, dass [8] Ramu P., Thür/imann B.: Versuchsanlage
zur Prüfung von Stützen unter Dauerlast
hältnis e/H = 0,1 (Bilder 18 und 19) anband die Versuchslast etwas zu gross war (P = (in Vorbeitung).
eines nahe an der Bruchlinie gelegenen Ver 1,54 Nu, wobei N9 ==N==PzuJ), Nach einigen [9] Pagani L., Ramu P., Thürlimann B.: Be
suches beurteilt werden; es handelt sich um Monaten wurde der Dauerversuch abgebro rechnung von Stahlbetonstützen für zentri
den Versuch an der Stütze S 21. Das Last chen und noch ein Kurzzeitversuch durch sches und exzentrisches Knicken nach SIA
Zeit-Diagramm des Versuches ist im Bild 20b geführt. Dabei konnte die Last gerade noch Normenentwurf 1966. Bericht Nr. 6206-9,
dargestellt. Es treten keine Lastschwankungen bis zum 1,8fachen Wert der zulässigen SIA Institut für Baustatik, Abt. Massivbau,
auf. Höchstlast und Dauerlast fallen zu Last gesteigert werden, bis die Stütze brach. ETH, Zürich 1966.
sammen. Ermittelt man nun mit der Ver Wenn man also diese Stütze nach dem Adresse des Verfassers: Peter Ramu, dipl.
hältniszahl " = 1 für diese Stütze die zu Revisionsentwurf der SIA-Norm berechnet, Bau-Ing., Institut für Baustatik (Abt. Massiv
lässige Belastung P zu! (identisch mit zulässiger befindet man sich mit der zulässigen Last auf bau) an der ETH, 8006 Zürich, Winterthurer
Höchstlast oder Dauerlast) nach dem SIA- der sicheren Seite. strasse 28.
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