Untersuchung von Methoden zur Erfassung von Zwangsspannungen in Betonwänden

Abstract

Zwangsspannungen entstehen in statisch unbestimmten Systemen auch ohne Einfluss äußerer Kräfte. Aus diesem Grund ist die Gefahr hoch, dass diese falsch eingeschätzt und nicht entsprechend darauf reagiert wird. In Beton entstehen Zwangsspannungen aus dem komplizierten Vorgang der Hydratation. In der ersten Phase des Abbindens findet eine starke Erwärmung des Betons statt und er beginnt sich dadurch auszudehnen. In dieser Phase beginnt der Elastizitätsmodul gerade erst sich zu entwickeln, wodurch kaum Spannungen entstehen. Beim Abkühlen des Betons und der damit verbundenen Verkürzung hat sich der Elastizitätsmodul bereits weiter entwickelt und die Verkürzung wird in Spannungen transformiert. In Betonbauwerken aus wasserundurchlässigem Beton, sogenannten weißen Wannen, sind meist alle Voraussetzungen für die Bildung von Zwangsspannungen gegeben, obwohl sie besonders anfällig dafür sind. Denn Risse, die aus Zwangsspannungen entstehen können, führen zu einer Beeinträchtigung der Gebrauchstauglichkeit. Daher ist hier die Kenntnis von und das Bestreben gegen Zwangsspannungen besonders groß.<br />Im Zuge eines Forschungsvorhabens wurden neue Betonrezepturen mit geringerer Temperaturaufstockung und daher geringer Zwangsspannungsbildung entwickelt und eine geeignete Methode gesucht, um den Erfolg dieser Entwicklung nachzuweisen. Dazu musste eine Methode gefunden werden, die die im Baukörper verhinderte Verformungen sichtbar macht und ihre Messung zulässt, um auf die Spannungen rückzuschließen.<br />Am Forschungsbereich~Stahlbeton- und Massivbau konnte ein Verfahren entwickelt werden, dass mit relativ geringem Aufwand die Messung von Spannungen ermöglicht, in dem an der Oberfläche applizierte Messtechnik mittels Kernbohrgerät oder Trennschleifer vom Baukörper gelöst wird, wodurch Verzerrungen gemessen werden können, die auf die Spannungen schließen lassen. Im Rahmen des Forschungsprojekts \emph{Weiße Wanne West} wurden Großversuche an Streifenfundamenten mit aufbetonierten Wänden durchgeführt, die nach zeitversetztem Betonieren und Abwarten der größten Zwangsspannungen durch eine Diamantkreissäge wieder voneinander getrennt wurden. Beide Methoden verfolgten damit die Methode des Freischneidens und erwiesen sich als erfolgreich.<br />

Restraining forces arise in statically undetermined systems even without the additional influence of exterior forces. For this reason, there is a high risk of rating them incorrectly and reacting to their presence in an inappropriate manner. The concrete compulsion-tensions originate from the complicate instance of hydratation. In the first phase of hardening, the concrete heats and therefore starts expanding.<br />During this phase, Young's~modulus has only begin to evolve and therefore fewer tensions can be generated. While the concrete cools, it abbreviates and Young's~modulus develops. This process creates tensions.<br />In buildings of water-impermeable concrete, most of the conditions for compulsion-tensions are given. They are, however, especially prone to them because cracks caused by tensions can affect their serviceability.<br />For this reason, knowledge of and actions against compulsion-tensions is significant.<br />During the course of a research project, new varieties of concrete were designed in order to reduce warming and therfore fewer restraining forces. Furthermore, methods were investigated to determine the success of the new varieties of concrete. In order to determine the presence of the tensions, the method used must detect disabled strains.<br />The research group for reinforced conrete of Vienna~University~of~Technology could develop a procedure that detects tensions with little effort. This method works with strain gauges on the surface to detect strains. These strains can be transformed into tensions. The detectors are cut off by a core drill or angle grinder. In the course of the research project Weiße Wanne West experiments with walls concreted on strip foundations after a designated period of timewere carried out. After waiting for the maximum number of restraining forces, the wall and foundation were seperated by circular saw. Both methods were successful.