Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen (Bsp.)

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Auf dieser Seite wird beispielhaft die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen ermittelt, die Theorie hierfür wird auf einer gesonderten Seite dargestellt (vgl. Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen.

Aufgabenstellung

Für eine Platte mit Rechteckquerschnitt und gegebener Bewehrung sollen die Mitwirkung des Betons im ungerissenen Zustand, bei Erreichung der Streckgrenze und zum Zeitpunkt des Bruchs berechnet werden. Als Festigkeiten sind die rechnerischen Mittelwerte anzusetzen

  • b/h=100cm/25cm
  • d=23cm
  • B500A
  • Längsbewehrung: R524 (As,vorh=5,24cm²)
  • C 20/25
  • Ecm=10000Nmm2=1000kNcm2 (Mit der Berücksichtigung von Kriecheinflüssen)
  • Kurzzeitbelastung

Festigkeiten

fyR=1,1⋅500=550Nmm2=55kNcm2

ftR=1,05⋅550=577,5Nmm2=57,75kNcm2

fctm=2,2Nmm2=0,22kNcm2

Vorbereitende Berechnung

Ermittlung des Rissbildungsmoments

II=b⋅h312=100⋅25312=130208cm4

zI,c1=12,5cm

Mcr=0,22⋅13020812,5=2292kNcm

Ermittlung der Stahldehnung im Riss unter den Rissschnittgrößen

αe=20000010000=20

x=αe⋅As1b⋅(−1+1+2⋅b⋅dαe⋅As1)

x=20⋅5,24100⋅(−1+1+2⋅100⋅2320⋅5,24)=5,97cm

z=d−x3=23−5,973=21,01cm

σs,cr2=Mcrz⋅As1=229221,01⋅5,24=20,82kNcm2

εs,cr2=20,9220000=1,0411˙0−3

Ermittlung der mittleren Stahldehnungen im ungerissenen Zustand

εc1,cr1=εc2,cr1=fctmEcm=0,221000=0,22⋅10−3

εs,cr1=εc1,cr1⋅d−zI,c2zI,c1=0,22⋅10−3⋅23−12,512,5=0,185⋅10−3

εsm1=εs,cr1=0,185⋅10−3__

Da im Zustand I noch keine Risse vorhanden sind, entspricht die mittlere Stahldehnung der Stahldehnung.

Ermittlung der mittleren Stahldehnung bei Erreichen der Streckgrenze

Dehnung an der Streckgrenze: εs2=εsy=5520000=2,75⋅10−3

βt=0,4 (Kurzzeitbelastung)

εsmy=εs2−βt⋅(εs,cr2−εs,cr1)

εsmy=2,75⋅10−3−0,4⋅(1,041⋅10−3−0,185⋅10−3)

εsmy=2,4076⋅10−3__

Ermittlung der mittleren Stahldehnung zum Zeitpunkt des Bruchs

Die Stahldehnung im Riss unter den Rissschnittgrößen wurde mithilfe der gegebenen Querschnittsgeometrie und Bewehrung mithilfe der ω-Tafeln ermittelt. Für die Ermittlung wurde die rechnerische Zugfestigkeit verwendet.

εs2=εst=20,71⋅10−3

εsmt=εsy−βt⋅(εs,cr2−εs,cr1)+δt⋅(1−σsrfy)⋅(εs2−εsy)

εsmt=2,75⋅10−3−0,4⋅(1,041⋅10−3−0,185⋅10−3)+0,6⋅(1−0,185⋅10−3⋅2000055)⋅(20,71⋅10−3−2,75⋅10−3)

εsmt=12,46⋅10−3__

Einfluss des Bewehrungsgrads auf die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen

Im Folgenden soll der Einfluss des Bewehrungsgrads auf die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen an diesem Beispiel verdeutlich werden. Hierfür wird das Verhältnis der mittleren Stahldehnung zur Stahldehnung im Riss für unterschiedliche Bewehrungsgrade mit den hier vorgestellten Gleichungen ermittelt. Betrachtet werden die Dehnungen bei Erreichen der Streckgrenze.

Der Bewehrungsgrad wird zwischen dem minimal für die Sicherstellung der Duktilität erforderlichen und dem maximal ohne Druckbewehrung möglichen variiert.

Verhältnis der mittleren Stahldehnung zur Stahldehnung im Riss bei zunehmendem Bewehrungsgrad

Aus dem Diagramm geht hervor, dass der Einfluss der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen mit steigendem Bewehrungsgrad abnimmt. Außerdem ist zu erkennen, dass Einfluss ab einem gewissen Bewehrungsgrad weniger stark abnimmt bzw. nahezu gleichbleibet.


Quellen


Seiteninfo
Status: in Bearbeitung