Rissbildung und Zugtragverhalten von mit Fasern verstärktem Stahlbeton am Beispiel ultrahochfesten Betons, Teil 1: Rissmechanische Zusammenhänge

Bei Kombination konventioneller Betonstahl- oder Spannbewehrung und Fasern ergeben sich Unterschiede im Trag- und Verformungsverhalten eines zugbeanspruchten Betonbauteils gegenüber dem bekannten Stahl- und Spannbeton. Dies gilt für Betone unterschiedlicher Festigkeit gleichermaßen, erreicht bei ultrahochfesten Betonen (UHPC) jedoch besondere Aktualität, da aus Gründen der Duktilität der Einsatz von Fasern bei diesen Betonen die Regel ist. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit und Dichtigkeit ist vor allem der günstige Einfluss der Fasern auf den Rissbildungsprozess und die Rissbreiten im Gebrauchszustand von Bedeutung. Besonders bei erhöhten Anforderungen an die Rissbreite (Größenordnung: unter 0, 1 mm) kann durch gemischte Bewehrung aus Stabstahl und Fasern eine wesentliche Verbesserung gegenüber Stahlbeton erzielt werden. Die Analyse der Vorgänge bei Rissbildung setzt zunächst das Verständnis der unterschiedlichen Wirkungsweisen der beiden Bewehrungselemente ”Stabstahl” und ”Fasern” voraus. Im Teil 1 dieses Beitrags werden die hierzu erforderlichen mechanischen Zusammenhänge dargestellt und unter Berücksichtigung des Gleichgewichts und der Verträglichkeit miteinander verknüpft. Im Teil 2 erfolgt eine Überprüfung der abgeleiteten Beziehungen anhand experimenteller Untersuchungen an gemischt bewehrten Zugelementen aus UHPC. Ihre Anwendung wird zudem an zwei Rechenbeispielen veranschaulicht. Aufgrund seiner allgemeingültigen Formulierung ist der vorgestellte Ansatz auf alle mit Stabstahl und Fasern bewehrten Betone anwendbar, d. h. nicht auf ultrahochfeste Betone beschränkt.