Experimentelle Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Stahlbetonstützen mit Stumpfstößen und mit hochfestem Bewehrungsstahl

Abstract

Die moderne Architektur ist gekennzeichnet durch eine sehr schlichte, lichtdurchströmte und offene Gestaltung. Durch den Einsatz neuer Baustoffe, asymmetrischer Elemente und Auskragungen werden neue Akzente gesetzt aber auch neue Herausforderungen für die Planung und Ausführung geschaffen. Um den Anforderungen gerecht zu werden, müssen fortlaufend Weiterentwicklungen im Bereich der Materialien sowie im Herstellungsprozess stattfinden. Eine Möglichkeit dafür stellt der neue Baustoff SAS 670/800 dar, welcher ein hochfester Bewehrungsstahl ist und von der Firma Annahütte (Deutschland) entwickelt wurde. Durch den Einsatz als Druckglied in Stahlbeton-Fertigteilstützen soll es zukünftig gelingen, sehr hohe Lasten, wie sie im Hochhausbau auftreten, aufzunehmen und freizügige Gestaltungen mit einer raschen Herstellung zu ermöglichen. Bisher wurde der neuartige Bewehrungsstahl erst in einigen wenigen Bauwerken eingesetzt, wodurch erste Erfahrungen gesammelt werden konnten. Neben dem aber noch begrenzten Kenntnisstand ist der Einsatz zusätzlich mit dem Problem behaftet, dass es, bei wirtschaftlicher Ausnutzung des Stahls, noch keine normative Regelung gibt, da die Grenzen des EC 2 überschritten werden. Es erfordert somit weitere Forschungsund Entwicklungsarbeit sowie eine Anpassung der Regelwerke. Aus diesem Grund wurden, im Zuge der vorliegenden Arbeit, experimentelle Untersuchungen an Stahlbetonstützen mit hochfesten Bewehrungsstäben und Stumpfstößen durchgeführt. Der Fokus lag auf der Untersuchung des Kriechverhaltens unter Gebrauchslast sowie dem Traglastverhalten im Bereich des Stumpfstoßes. Durch zerstörende Druckversuche wurden dazu fünf verschiedene Varianten des Stumpfstoßes und eine Referenzstütze ohne Stoß geprüft. Zusätzlich wurden Haltestufen eingeführt, bei welchen die Last konstant gehalten wurde, um eine Kriechumlagerung und somit eine Entlastung des Betons zu ermöglichen. Bei allen Varianten handelte es sich um Vorversuche im Maßstab 1:2, welche mit vier hochfesten Bewehrungsstäben mit einem Durchmesser von 30 mm ausgestattet waren. Die Ergebnisse der Versuche bestätigen das Potential des neuartigen SAS 670/800. Durch Kriechumlagerungen während der Haltestufen gelang es den Stahl voll auszunutzen. Der Stumpfstoß selbst zeigte zwar in der Ausführung noch Schwachstellen, aber das Versagensbild lässt darauf schließen, dass es, durch weitere Optimierung, gelingen könnte, diesen so auszubilden, dass es zu keinen Traglastverlusten in diesem Bereich kommt. Weitere Forschungsarbeit und das Erarbeiten einer normativen Regelung für die Bemessungen wären somit anzustreben.

The modern architecture is characterized by a very simple, light-filled and open design. The use of new building materials, asymmetrical elements and overhangs sets new trends but also creates new challenges for planning and execution. In order to meet the requirements, further developments in the area of building materials as well as in the manufacturing process have to take place. One possibility for this is the new building material SAS 670/800, which is a high-strength reinforcing steel and was developed by the company Annahütte (Germany). By the use as a compression member in reinforced concrete precast columns, it should be possible to absorb very high loads, such as those occurring in high-rise construction, and to allow revealing designs with a rapid production. Only used in a few buildings, the development of the new system is still in its infancy. In addition to this, the use is associated with the problem that there is still no normative regulation, with economic utilization of the steel, since the limits of the EC 2 are exceeded. It therefore requires further research and development work. For this reason, in the course of the present work, experimental investigations were carried out on reinforced concrete columns with high-strength reinforcing bars and butt joints. The work focused on the analysis of the creep properties under working load as well as the working load behavior in the area of the butt joint. Five different variants of the butt joint and a reference support without impact due to destructive compression tests were checked. In addition, holding levels were introduced in which the load was kept constant in order to enable a creep transfer and thus a relief of the concrete. All variants were preliminary tests on a scale of 1:2, which were equipped with four highstrength reinforcing bars with a diameter of 30 mm. The results of the experiments confirm the potential of the novel SAS 670/800. By creeping during the holding stages the full capacity of the steel could be used. Although the butt joint itself still showed weak points in the design, the failure picture suggests that, through further optimization, it could succeed in designing it in such a way that no load losses occur in this area. A further development and the processing of a normative regulation for the dimensions would be desirable.