Verfügbarkeit: Verstärkung von Stahl- und Spannbetonbrücken mit Carbonbeton

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Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Steinbock, Oliver 1987- (VerfasserIn)
Format:	Hochschulschrift/Dissertation Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Dresden Technische Universität 2022
Schriftenreihe:	Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden 63
Schlagwörter:	Spannbeton Carbonbeton Brückenbau Verstärkung Interaktion Spannungsrisskorrosion Tragverhalten Hochschulschrift
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adam_text	INHALT 1 EINLEITUNG ..................................................................................................................................... 1 1.1 MOTIVATION UND ANLASS DER ARBEIT ............................................................................................. 1 1.2 ABGRENZUNG DER VORLIEGENDEN ARBEIT ........................................................................................ 2 1.3 THESEN SOWIE ZIEL UND AUFBAU DER ARBEIT ............................................................................... 3 2 BRUECKEN IM BESTAND .................................................................................................................... 7 2.1 INHALT UND ZIELE DES KAPITELS .................................................................................................... 7 2.2 BAUWERKE IM BESTAND ................................................................................................................. 7 2.3 BEWERTUNG VON BRUECKEN IM BESTAND ......................................................................................... 8 2.3.1 BEWERTUNG DES BAUWERKZUSTANDES .................................................................................. 8 2.3.2 RECHNERISCHE BEWERTUNG DES BAUWERKES ......................................................................... 9 2.3.3 STRUKTURELLE EINORDNUNG DES BAUWERKS .......................................................................... 11 2.4 WERKSTOFFE UND DEREN EIGENSCHAFTEN BEI BESTANDSBRUECKEN ................................................... 11 2.4.1 BETON ................................................................................................................................ 11 2.4.2 BETONSTAHL ......................................................................................................................... 14 2.4.3 SPANNSTAHL ........................................................................................................................ 16 2.5 DEFIZITE VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN.......................................................................... 17 2.5.1 NORMATIVE HINTERGRUENDE ................................................................................................ 17 2.5.2 HAEUFIGE DEFIZITE VON MASSIVBRUECKEN ............................................................................. 23 2.5.3 PROBLEMATIK SPANNUNGSRISSKORROSION ............................................................................. 27 2.5.4 ERMUEDUNG VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN ............................................................. 40 3 VERSTAERKUNGSMETHODEN FUER MASSIVBRUECKEN............................................................................. 45 3.1 INHALT UND ZIELE DES KAPITELS .................................................................................................. 45 3.2 GRUENDE FUER VERSTAERKUNGSMASSNAHMEN UND IHRE DEFINITION .................................................. 45 3.3 EXTERNE VORSPANNUNG ............................................................................................................... 46 3.3.1 VERFAHREN ......................................................................................................................... 46 3.3.2 ANWENDUNG UND ANWENDUNGSGRENZEN ......................................................................... 47 3.4 QUERSCHNITTSERGAENZUNGEN MIT STAHLBETON .............................................................................. 48 3.4.1 VERFAHREN ......................................................................................................................... 48 3.4.2 ANWENDUNG UND ANWENDUNGSGRENZEN ......................................................................... 48 3.5 ZUSAETZLICHE BEWEHRUNG IN NUTEN ............................................................................................ 49 3.5.1 VERFAHREN ......................................................................................................................... 49 3.5.2 ANWENDUNG UND ANWENDUNGSGRENZEN ......................................................................... 50 3.6 VERSTAERKEN MIT EINGEKLEBTEN CFK-LAMELLEN ......................................................................... 50 3.6.1 VERFAHREN ......................................................................................................................... 50 3.6.2 ANWENDUNG UND ANWENDUNGSGRENZEN ......................................................................... 51 DISSERTATION O. STEINBOCK VERSTAERKUNG VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN MIT CARBONBETON SEITE X I 3.7 VERSTAERKEN MIT OBERFLAECHIG VERKLEBTEN BEWEHRUNGSELEMENTEN ........................................... 51 3.7.1 VERFAHREN .......................................................................................................................... 51 3.7.2 ANWENDUNG UND ANWENDUNGSGRENZEN .......................................................................... 52 3.7.3 BEMESSUNG VON VERSTAERKTEN QUERSCHNITTEN MIT AUFGEKLEBTEN CFK-LAMELLEN................ 52 3.8 VERSTAERKEN MIT CARBONBETON................................................................................................... 54 3.8.1 GRUNDLAGEN ....................................................................................................................... 54 3.8.2 REGELUNGEN ZUM BAUEN MIT CARBONBETON ....................................................................... 56 3.8.3 ZULASSUNGSGEGENSTAND DER ABZ TEXTILBETON 2015 ........................................................... 58 3.8.4 FEINKORNBETON ALS EINE KOMPONENTE DER CARBONBETONVERSTAERKUNG ................................ 58 3.8.5 GELEGE ALS ZWEITE KOMPONENTE DER CARBONBETONVERSTAERKUNG ........................................ 59 3.8.6 ETABLIERTE BERECHNUNGSVERFAHREN FUER DAS VERSTAERKEN VON TEXTILBETONTRAGWERKEN ........ 62 4 POTENZIAL VON CARBONBETON IM BRUECKENBAU............................................................................. 69 4.1 INHALT UND ZIELE DES KAPITELS ................................................................................................... 69 4.2 UEBERBLICK UEBER AUSGEFUEHRTE BRUECKEN MIT TEXTILBETON IM NEUBAU ........................................ 69 4.3 UMGESETZTE VERSTAERKUNGSMASSNAHMEN MIT CARBONBETON IM BRUECKENBAU ........................... 71 4.4 POTENZIAL VON VERSTAERKUNGSMASSNAHMEN MIT CARBONBETON IM BRUECKENBAU ........................ 71 4.4.1 BAUTECHNOLOGISCHE VORZUEGE VON CARBONBETONVERSTAERKUNGSMASSNAHMEN ....................... 71 4.4.2 CARBONBETON FUER DIE BIEGEVERSTAERKUNG VON MASSIVBRUECKEN ........................................... 73 4.5 EIGNUNG VERSCHIEDENER UEBERBAUTEN FUER EINE VERSTAERKUNG MIT CARBONBETON ...................... 75 4.5.1 LAENGSSYSTEME ..................................................................................................................... 75 4.5.2 QUERSCHNITTE ....................................................................................................................... 76 4.6 ANWENDBARKEIT VON CARBONBETON IM BRUECKENBAU................................................................ 76 4.6.1 STAND DER REGELWERKE ....................................................................................................... 76 4.6.2 ANWENDUNGSBEREICH ......................................................................................................... 77 4.6.3 ANFORDERUNGEN AN DAS ALTBETONBAUTEIL ............................................................................ 78 5 CHARAKTERISTIK DES VERBUNDWERKSTOFFES CARBONBETON ............................................................ 79 5.1 GRUNDLAGEN ................................................................................................................................ 79 5.2 EINFLUSSFAKTOREN UND PARAMETER .............................................................................................. 79 5.3 VERSUCHE ZUM VERBUNDWERKSTOFF ........................................................................................... 80 5.3.1 GRUNDLAGEN ....................................................................................................................... 80 5.3.2 VERHALTEN UNTER ZUGBEANSPRUCHUNG - QUASI-STATISCHE BELASTUNG ................................... 81 5.3.3 VERHALTEN UNTER ZUGBEANSPRUCHUNG - NICHT VORWIEGEND RUHENDE BELASTUNG ................ 86 5.3.4 VERHALTEN UNTER ZUGBEANSPRUCHUNG - DAUERBELASTUNG ................................................... 89 5.3.5 VERHALTEN UNTER ZUGBEANSPRUCHUNG - ZUSAMMENFASSUNG .............................................. 91 5.3.6 VERBUNDEIGENSCHAFTEN - QUASI-STATISCHE BELASTUNG ......................................................... 92 5.3.7 VERBUNDEIGENSCHAFTEN - ZYKLISCHE UND DAUERHAFTE BEANSPRUCHUNG .............................. 97 5.3.8 ENDVERANKERUNG UND UEBERGREIFUNGSLAENGE ...................................................................... 97 DISSERTATION O. STEINBOCK VERSTAERKUNG VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN MIT CARBONBETON I SEITE XI 5.3.9 VERBUNDEIGENSCHAFTEN CARBONBETON - ZUSAMMENFASSUNG ............................................. 99 5.3.10 UNTERSUCHUNGEN ZUR FESTIGKEITSENTWICKLUNG DES FEINKORNBETONS ................................ 99 6 TRAGVERHALTEN UND INTERAKTION BEI DER BIEGEVERSTAERKUNG MIT CARBONBETON ....................... 101 6.1 INHALT UND ZIEL DES KAPITELS.................................................................................................. 101 6.2 UNTERSUCHUNGEN ZUM TRAGVERHALTEN BIEGEVERSTAERKTER PROBEKOERPER .................................. 101 6.2.1 VERSUCHSUMFANG IM RAHMEN DER ABZ TEXTILBETON 2015 ............................................... 101 6.2.2 VERSUCHSUMFANG IM RAHMEN VON C 3 - CARBON CONCRETE COMPOSITES ........................... 102 6.2.3 DISKUSSION DER PARAMETER BEI CARBONBETONVERSTAERKUNGEN IM BRUECKENBAU ................ 104 6.3 WIRKUNGSWEISE UND ALLGEMEINES ZUM VERBUNDVERHALTEN ................................................ 109 6.4 MECHANISMEN UND BESCHREIBUNG DES VERBUNDES ............................................................... 110 6.4.1 VERBUNDMECHANISMEN ................................................................................................... 110 6.4.2 DARSTELLUNG DES VERBUNDVERHALTENS .............................................................................. 111 6.4.3 MATERIALUEBERGREIFENDE EINFLUSSGROESSEN AUF DEN VERBUND ............................................. 112 6.5 VERBUNDVERHALTEN METALLISCHER BEWEHRUNGSELEMENTE ....................................................... 112 6.5.1 VERBUND VERHALTEN GERIPPTER BEWEHRUNGSELEMENTE ...................................................... 112 6.5.2 VERBUNDVERHALTEN GLATTER BEWEHRUNGSELEMENTE ........................................................... 114 6.5.3 VERBUNDVERHALTEN VON SPANNGLIEDERN IM SOFORTIGEN VERBUND ..................................... 115 6.5.4 VERBUNDVERHALTEN VON SPANNGLIEDERN IM NACHTRAEGLICHEN VERBUND ............................. 118 6.6 VERBUNDVERHALTEN NICHTMETALLISCHER BEWEHRUNGSELEMENTE ............................................... 121 6.6.1 GRUNDLAGEN ..................................................................................................................... 121 6.6.2 VERBUNDVERHALTEN VON GEKLEBTEN CFK-LAMELLEN .......................................................... 121 6.6.3 VERBUNDVERHALTEN VON CARBONBETON ............................................................................. 121 6.7 INTERAKTION BEI GEMISCHT BEWEHRTEN BAUTEILEN .................................................................... 124 6.7.1 AUSWIRKUNGEN DES VERBUNDVERHALTENS AUF DAS TRAGVERHALTEN VON BIEGETRAEGERN ....... 124 6.7.2 AUFTEILUNG DER ZUGANTEILE BEI BEWEHRTEN BAUTEILEN ...................................................... 125 6.7.3 INTERAKTION VON BETON UND SPANNSTAHL ......................................................................... 127 6.7.4 INTERAKTION DER BEWEHRUNGSELEMENTE BEI DER VERSTAERKUNG MIT GEKLEBTEN LAMELLEN .... 128 6.7.5 INTERAKTION DER BEWEHRUNGSELEMENTE BEI DER VERSTAERKUNG MIT CARBONBETON .............. 129 6.8 KRIECHEN UND SCHWINDEN BEI STAHL UND SPANNBETONTRAGWERKEN..................................... 132 6.8.1 GRUNDLAGEN ..................................................................................................................... 132 6.8.2 EFFEKTE BEI NACHTRAEGLICH VERSTAERKTEN TRAGWERKEN .......................................................... 132 7 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM TRAGVERHALTEN ........................................................... 137 7.1 ABGRENZUNG DES VERSUCHSPROGRAMMS................................................................................. 137 7.2 STAHLBETONPLATTENSTREIFEN MIT GLATTER BETONSTAHLBEWEHRUNG ............................................. 140 7.2.1 GRUNDLAGEN UND ZIELE DER UNTERSUCHUNG ..................................................................... 140 7.2.2 UMFANG DER VERSUCHSREIHE ............................................................................................ 140 7.2.3 KONZEPTION DER PROBEKOERPER ......................................................................................... 141 DISSERTATION O. STEINBOCK VERSTAERKUNG VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN MIT CARBONBETON SEITE XII I 7.2.4 VERSTAERKUNG DER PROBEKOERPER .......................................................................................... 142 7.2.5 BAUTEILBEGLEITENDE UNTERSUCHUNGEN ............................................................................... 143 7.2.6 MESSTECHNIK UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ....................................................................... 146 7.2.7 VERSUCHSERGEBNISSE .......................................................................................................... 148 7.2.8 ZUSAMMENFASSUNG VERSUCHSREIHE YYGLATTSTAHL .............................................................. 162 7.3 VORGESPANNTE PLATTENSTREIFEN IM SOFORTIGEN VERBUND ......................................................... 163 7.3.1 GRUNDLAGEN UND ZIELE DER UNTERSUCHUNG ....................................................................... 163 7.3.2 UMFANG DER VERSUCHSREIHE ............................................................................................... 163 7.3.3 KONZEPTION DER VERSUCHSKOERPER ...................................................................................... 165 7.3.4 HERSTELLUNG UND VERSTAERKUNGSARBEITEN ........................................................................... 165 7.3.5 BAUTEILBEGLEITENDE UNTERSUCHUNGEN ............................................................................... 166 7.3.6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG UND MESSTECHNIK ....................................................................... 167 7.3.7 VERSUCHSERGEBNISSE DER VERSUCHSKOERPER VK 1 BIS VK 4 ................................................. 167 7.3.8 BEMESSUNGSVERFAHREN FUER DIE VERSTAERKUNG AN SPANNBETONQUERSCHNITTEN ..................... 171 7.3.9 VERSUCHSERGEBNISSE ZU VK 5 ............................................................................................ 173 7.3.10 ZUSAMMENFASSUNG VERSUCHSREIHE YYSOFORTIGER VERBUND ............................................... 183 7.4 BRUECKENTRAEGER MIT SPANNUNGSRISSKORROSIONSGEFAEHRDETEM SPANNSTAHL ................................ 184 7.4.1 GRUNDLAGEN UND ZIELE DER UNTERSUCHUNG ....................................................................... 184 7.4.2 BALKENREIHENTRAGWERKE UND TRAEGERKONFIGURATION .......................................................... 185 7.4.3 TRAEGERKONFIGURATION ......................................................................................................... 186 7.4.4 UMFANG DER VERSUCHSREIHE .............................................................................................. 187 7.4.5 BAUTEILBEGLEITENDE UNTERSUCHUNGEN ............................................................................... 188 7.4.6 SIMULATION DES SPANNSTAHLAUSFALLS ................................................................................... 193 7.4.7 TRAEGERVORBEREITUNG UND VERSTAERKUNGSARBEITEN .............................................................. 194 7.4.8 MESSTECHNIK UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ....................................................................... 196 7.4.9 VERSUCHSERGEBNISSE .......................................................................................................... 197 7.5 BERECHNUNGSEMPFEHLUNGEN AUF GRUNDLAGE DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN .......... 211 7.5.1 UEBERBLICK .......................................................................................................................... 212 7.5.2 BERECHNUNGSEMPFEHLUNGEN FUER VERSTAERKTE BAUTEILE UNTER GEBRAUCHSLASTNIVEAU .......... 213 7.5.3 BERECHNUNGSVERFAHREN FUER VERSTAERKTE SPANNBETONBAUTEILE IM GZT ............................... 216 7.5.4 VERSTAERKUNG VON TRAGWERKEN MIT SPANNUNGSRISSKORROSIONSGEFAEHRDETEM SPANNSTAHL 218 7.5.5 ZWISCHENFAZIT ................................................................................................................... 220 8 BEISPIEL - ERTUECHTIGUNG EINES SPANNBETONTRAGWERKS MIT CARBONBETON ................................ 221 8.1 BESCHREIBUNG DES BAUWERKS UND ZIELE DER VERSTAERKUNGSMASSNAHME ................................. 221 8.2 BAUSTOFFE ................................................................................................................................... 222 8.2.1 BETON ................................................................................................................................ 222 8.2.2 BETONSTAHL ........................................................................................................................ 222 DISSERTATION O. STEINBOCK VERSTAERKUNG VON STAHL UND SPANNBETONBRUECKEN MIT CARBONBETON I SEITE XIII 8.2.3 SPANNSTAHL ........................................................................................................................ 223 8.2.4 CARBONBETON .................................................................................................................... 223 8.3 EINWIRKUNGEN UND SCHNITTGROESSEN ......................................................................................... 224 8.3.1 MODELLFINDUNG ................................................................................................................. 224 8.3.2 SCHNITTGROESSENERMITTLUNG .................................................................................................. 224 8.4 GRENZZUSTAND DER GEBRAUCHSTAUGLICHKEIT............................................................................. 224 8.4.1 ALLGEMEINES ..................................................................................................................... 224 8.4.2 RISSBILDUNGSZUSTAND ........................................................................................................ 225 8.4.3 DEKOMPRESSION ................................................................................................................ 226 8.4.4 EINHALTUNG DER BETONDRUCKSPANNUNGEN ......................................................................... 226 8.4.5 STAHLSPANNUNGEN ............................................................................................................. 227 8.5 GRENZZUSTAND DER TRAGFAEHIGKEIT ............................................................................................ 228 8.5.1 ALLGEMEINES ..................................................................................................................... 228 8.5.2 BIEGUNG MIT LAENGSKRAFT ................................................................................................... 228 8.5.3 ERMUEDUNGSSICHERHEIT ....................................................................................................... 230 8.6 UNTERSUCHUNG DES ANKUENDIGUNGSVERHALTEN BEI SPANNUNGSRISSKORROSION ......................... 236 8.6.1 ALLGEMEINES ..................................................................................................................... 236 8.6.2 STUFE 1: ANKUENDIGUNGSVERHALTENS BEI EINER ROBUSTHEITSBEWEHRUNG ............................. 237 8.6.3 STUFE 2: UNTERSUCHUNG DES ANKUENDIGUNGSVERHALTENS AUF QUERSCHNITTSEBENE ............... 240 8.6.4 STUFE 3: UNTERSUCHUNG DES ANKUENDIGUNGSVERHALTENS AUF SYSTEMEBENE ........................ 244 8.7 ZUSAMMENFASSUNG BEMESSUNGSBEISPIEL ............................................................................... 247 9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ........................................................................................... 251 9.1 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................................. 251 9.2 AUSBLICK, OFFENE FRAGEN UND WEITERER FORSCHUNGSBEDARF .................................................... 252 10 LITERATUR .................................................................................................................................... 253 ANHANG ............................................................................................................................................ 277
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