Einfluss räumlich streuender Materialeigenschaften auf die Zuverlässigkeit schlanker UHPC-Druckglieder

Gewidmet Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner zu seinem 60. Geburtstag
In der Vergangenheit durchgeführte Untersuchungen an schlanken UHPC-Stützen mit homogenen Materialeigenschaften führten zu dem Ergebnis, dass das normativ geforderte Zuverlässigkeitsniveau für bestimmte Schlankheitswerte scheinbar unterschritten wird. Eine wirklichkeitsnahe Abbildung des Tragverhaltens derartiger Bauteile erfordert jedoch insbesondere die Berücksichtigung der Materialinhomogenität. Diese wird im Falle von faserbewehrten Betonen auch durch die ungleichmäßige Verteilung der beigemischten Fasern beeinflusst.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens der Einfluss räumlich streuender Materialparameter auf das Tragverhalten und die Zuverlässigkeit schlanker Druckglieder aus UHPC wissenschaftlich untersucht. Die Streuungen von traglast- bzw. zuverlässigkeitsbestimmenden Materialkennwerten wurden sowohl an kleinformatigen Probekörpern bestimmt als auch an Prüfkörpern ermittelt, die großformatigen UHPC-Stützen entnommen wurden. Darüber hinaus erfolgte die Analyse der Verteilung und Ausrichtung der im Beton enthaltenen Stahlfasern mithilfe eines optoanalytischen Verfahrens. Im vorliegenden Beitrag werden die wesentlichen Erkenntnisse aus den Materialversuchen sowie die Ergebnisse der Traglast- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen für schlanke UHPC-Druckglieder vorgestellt.

Influence of spatially scattered material properties on the reliability of slender UHPC columns - Dedicated to Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner on his 60th birthday
Previous studies on slender columns made of UHPC with homogeneous material properties have led to the conclusion that the normatively required reliability level seems to be underestimated for certain slenderness values. A more realistic prediction of the load-bearing behavior of columns requires in particular the consideration of the material inhomogeneity. In the case of fiber-reinforced concrete, this is also influenced by the distribution of the fibers.
Within a recently finished DFG research project, the influence of spatially scattered material parameters on the load-bearing behavior and the reliability of slender UHPC columns was investigated scientifically. The scattering of relevant material properties was determined both on small-scale test specimens and on samples taken from large-scale UHPC elements. In addition, the distribution and orientation of the steel fibers in the concrete were evaluated by means of image analyses. This article presents the essential findings from the material tests as well as the results of the reliability analyses for slender UHPC columns.