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Schmidt, Boso; Schneider, Sebastian; Marx, SteffenBetonermüdung - Sicherheiten und Entwicklungspotenziale aktueller Nachweiskonzepte - 22. Dresdner Baustatik-Seminar - "Realität - Modellierung - Tragwerksplanung"Bautechnik4/2019329-337Aufsätze

Abstract

Das tatsächliche Sicherheitsniveau bei der Ermüdungsbemessung von druckschwellbeanspruchtem Beton ist derzeit unbekannt. Für die Ermüdungsnachweise werden Sicherheitsbeiwerte verwendet, die aus der statischen Bemessung übernommen wurden, und weitere, teilweise nicht wissenschaftlich begründete Sicherheitselemente implementiert. In diesem Beitrag werden Sicherheiten in aktuellen Nachweiskonzepten nach DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) und fib Model Code 2010 diskutiert und Entwicklungspotenziale aufgezeigt. Außerdem werden Ergebnisse bestehender Ermüdungsuntersuchungen stochastisch ausgewertet und mit Wöhlerlinien nach fib Model Code 2010 verglichen. Die vergleichenden Untersuchungen deuten auf ein höheres Sicherheitsniveau des Ermüdungswiderstands im Vergleich zur statischen Bemessung hin.

Concrete fatigue - safety and development potential of current design concepts
The safety level for the fatigue design of concrete under compression is currently unknown. This is the result of safety factors taken from the static design and other safety elements, which are in some cases not scientifically justified. In this paper, the safety aspects of current fatigue design concepts according to DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) and fib Model Code 2010 are discussed and potentials for further developments are shown. In addition, results of existing fatigue tests are evaluated stochastically and compared with S-N curves according to fib Model Code 2010. The comparative investigations indicate a higher safety level of the fatigue resistance compared to the static design.

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Urban, Susanne; Strauss, Alfred; Macho, Werner; Bergmeister, Konrad; Dehlinger, Christian; Reiterer, MichaelZyklisch belastete BetonstrukturenBautechnik11/2012737-753Aufsätze

Abstract

Bei Ermüdungsnachweisen von Betonstrukturen, vor allem im Bereich Offshore, wird die schrittweise Degradation von Materialparametern oftmals nicht berücksichtigt. Eine Auswirkung dieser Schädigung des Materials in Teilbereichen des Betonquerschnitts in Abhängigkeit des Belastungszustands ist eine Spannungsumlagerung innerhalb des Querschnitts und somit die Verlängerung der theoretischen Nutzungsdauer der Betonstruktur. Beton wird in seinen Eigenschaften mithilfe von Materialparametern näher bestimmt. Ein sehr wichtiger Materialparameter ist der E-Modul, auch Elastizitätskoeffizient genannt. Ein Weg, die Schädigung des Materials in einer FE-Analyse zu berücksichtigen, ist die schrittweise Anpassung und Minimierung des E-Moduls. Um ein Bauwerk zu bemessen, seinen internen Spannungsverlauf oder sein Verformungsverhalten vorherzusagen, ist es somit von großer Wichtigkeit, diesen Parameter genau zu bestimmen, seine Veränderung mit der Zeit und aufgrund seiner Belastungshistorie zu kennen. In diesem Beitrag wird zusätzlich zur Robustheits- und Redundanz-Definition auch eine Lebenszeitberechnung des Strabag-Testfundaments in Cuxhaven nach Model Code 1990 für die geplanten Ermüdungsversuche mit realistisch verändertem E-Modul ausgeführt. An der Fallstudie Cuxhaven wird mithilfe eines linearen, iterativen Modellbildungsprozesses die Nutzung der Robustheit des Systems für die Verlängerung der verbleibenden Nutzungsdauer gezeigt.

Concrete structures under cyclic loading - robustness and redundancy considerations for residual lifetime optimization
Concerning fatigue analysis of concrete structures, especially in offshore areas, the continuous degradation of material parameters is not taken into account. One effect of the damaged material structure in parts of the concrete cross section is the stress redistribution from highly loaded (damaged) areas to low loaded (undamaged) areas and therefore an elongation of the theoretical residual service life. Concrete is described by the use of material parameters. A very important parameter is the E-modulus, also called the modulus of elasticity. A possibility to consider the degradation process within the material concrete is the gradual adaption and minimization of the E-modulus. In order to analyze and dimension a structure, to predict the internal stress distribution and deflection behavior, it is very important to specify this parameter and to know the variation according loading history and time.
In addition to robustness and redundancy definition given in this article, a life time calculation of the Strabag gravity base test foundation in Cuxhaven according Model Code 1990 for the planned fatigue tests with realistic reduction of E-Modulus is performed. Concerning the case study “Cuxhaven” the use of system robustness in order to extend the residual service life is been demonstrated by means of a linear iterative modeling process.

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Lohaus, Ludger; Oneschkow, Nadja; Elsmeier, Kerstin; Hümme, JulianErmüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen in WindenergieanlagenBautechnik8/2012533-541Aufsätze

Abstract

Die aktuellen Entwicklungen in der Windenergiebranche führen zu Windenergieanlagen mit immer höherer Leistungsfähigkeit. Als Konsequenz aus dieser Entwicklung steigen mit der Leistungsfähigkeit der Anlagen auch die Beanspruchungen der Konstruktion. Hochleistungsbetone mit selbstverdichtenden Eigenschaften werden in Windenergieanlagen schon seit einiger Zeit zur Herstellung von Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen verwendet. Darüber hinaus werden derzeit aufgelöste Gründungskonstruktionen und Türme aus Spannbeton, für die hochfester Beton eingesetzt wird, entwickelt. Diese Hochleistungsbetone sind für den Grenzzustand der Ermüdung zu bemessen, was zukünftig nach fib-Model Code 2010 erfolgen wird. Dieser enthält ein geändertes Ermüdungsbemessungsmodell für Beton, das auch für hochfeste Betone zu sicheren und wirtschaftlichen Bemessungsergebnissen führt. Am Institut für Baustoffe der Leibniz Universität Hannover wird seit Jahren das Ermüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen untersucht. Darüber hinaus wird auch der Einfluss von Stahlfasern auf das Ermüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen erforscht. In diesem Beitrag werden aktuelle Forschungsergebnisse zum Ermüdungsverhalten verschiedener Hochleistungsbetone mit und ohne Stahlfaserverstärkung vorgestellt und darauf aufbauend der praktische Einsatz dieser Betone diskutiert. Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen werden im Kontext zum neuen Ermüdungsbemessungsmodell des fib-Model Code 2010 interpretiert.

Fatigue behaviour of high performance concretes for wind turbines
New developments in the wind energy sector will lead to wind turbines with enormous capacities. As a result, the loads of the supporting structures are also increasing. For some time now, high performance concretes with self-compacting properties have been used in wind turbines for structural connections. Furthermore, slender foundations and prestressed concrete supporting structures made out of high-strength concrete are under development. In future, fatigue design of these high performance concretes is to be done according to the new fib-Model Code 2010. This code includes a new fatigue design model which enables a safe and economic fatigue design, even for high strength concrete. Extensive research with regard to the fatigue behaviour of different types of high performance concrete has been carried out at the Institute of Building Materials Science, Leibniz Universität Hannover. As part of these research activities, the influences of steel fibre reinforcement on the fatigue behaviour of high performance concretes are being investigated. In this paper, interim results of these investigations are presented and the potential for the practical applications of high performance concrete is discussed. The results of the conducted investigations are presented in comparison with the new fatigue design model of the fib-Model Code 2010.

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Concrete Model Code for Asia - Structural Concrete: Design, Materials and Construction, and Maintenance.Bautechnik7/1999623Bücher

Abstract

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Czernuschka, Lisa-Marie; Podrou ek, Jan; Kratochvilova, Martina; Wan-Wendner, RomanEntwicklung der Kriech- und Schwindmodelle für Betontragwerke in Österreich und Deutschland - Bewertung der Modelle hinsichtlich der Sensitivität einzelner EingangsparameterBeton- und Stahlbetonbau11/2021821-836Aufsätze

Abstract

Beton ist eines der wichtigsten Baumaterialien in der modernen Ingenieurspraxis und findet sein Anwendungsgebiet im Brückenbau, Hochbau und Grundbau. Beton ist ein Material, welches sein Verhalten im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen verändert. Besonders Verformungen, die durch Kriech- und Schwindprozesse hervorgerufen werden, spielen eine wichtige Rolle in der Bemessung von Betonstrukturen - vor allem im Hinblick auf die Gebrauchstauglichkeit. Bereits in den ersten Bemessungsnormen für Betonstrukturen gab es Regelungen hinsichtlich der Berücksichtigung dieser Einflüsse. Zu Beginn wurden die Verformungen mit einem äquivalenten Temperaturgradienten berücksichtigt. Erst mit der Herausgabe der Spannbetonnormen wurden entsprechende Kriech- und Schwindmodelle vorgeschlagen und bis hin zur heute gängigen Praxis weiterentwickelt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Überblick über die historische Entwicklung dieser Modelle bis zu den heute geltenden Eurocode 2 und fib Model Code-Richtlinien gegeben. Im zweiten Teil wird eine Sensitivitätsanalyse der Eingangsparameter der aktuellen Modelle präsentiert, gefolgt von einem Anwendungsbeispiel, in dem die Unterschiede der verschiedenen Modelle auf Basis einer Durchbiegungsberechnung veranschaulicht werden.

Evolution of creep and shrinkage models for concrete structures in Austria and Germany - Evaluation of the current models regarding the sensitivity of the input parameter
Concrete is one of the most important materials in civil engineering structures and finds its application in the building of bridges, ground engineering and building construction. As widely known, concrete is a material which changes its behavior with time in dependency of the environmental conditions. Especially the long-term deformations caused by creep and shrinkage processes are of great interest regarding the durability and sustainability of infrastructures. Early versions of design codes gave some guidelines on how to treat deformations caused by these sources. In the beginning, these deformations were taken into account by an additional temperature drop. The first sophisticated approaches on how to deal with these long-term processes were published in the standards for prestressed concrete structures. These early models were updated and improved to today's prevailing documents such as the Eurocode 2 and the fib Model Code. The first part of this paper gives an overview of the historical development of creep and shrinkage models in Austria and Germany until today's guidelines. The second part presents a sensitivity study of the current models regarding the input parameters for some given scenarios. Lastly, the differences between the models are highlighted based on an application example taken from literature.

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Cramer, Jonas; Empelmann, MartinEinfluss des Schwindens auf Rissbreiten unter Lastbeanspruchung in StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau9/2021677-688Aufsätze

Abstract

Rissbreiten in Stahlbetonbauteilen vergrößern sich unter Langzeitbeanspruchung durch das zeitabhängige Materialverhalten des Betons. Während viele Rissbreitenansätze das Betonschwinden bei der Rissbreitenberechnung vernachlässigen, zeigen Untersuchungen in der Literatur, dass Schwinddehnungen bei der Rissbreitenberechnung berücksichtigt werden sollten. Um die einzelnen Effekte aus Schwinden, Verbund- und Betonkriechen auf das Rissbild einzuordnen, wurden die verschiedenen Anteile unter einer Lastbeanspruchung analysiert. Hierzu wurde im abgeschlossenen Rissbild eine Parameteranalyse mit einem an experimentellen Versuchen validierten rheologischen Modell durchgeführt und der Anteil des Betonschwindens an der Rissbreitenvergrößerung festgestellt. Ein Vergleich mit dem Rissbreitenansatz des Model Code 2010 zeigt, dass der Ansatz des Model Code 2010 potenziell gut geeignet ist, zeitabhängige Effekte wirklichkeitsnah abzubilden, diese allerdings überschätzt. Aus diesem Grund wurde der Ansatz modifiziert, sodass in einem weiteren Vergleich sehr gute Ergebnisse erzielt wurden, ohne die in der Praxis etablierte Rissbreitenformel grundlegend zu verändern.

Influence of concrete shrinkage on crack widths in reinforced concrete members under direct loading
Under long-term loading, crack widths in reinforced concrete members increase due to the time-dependent material behaviour of concrete. While many crack width approaches neglect shrinkage in crack width calculations, investigations in the literature indicate that shrinkage strains should be taken into account for crack width calculation. In order to classify the individual effects of shrinkage, bond creep and concrete creep on the crack pattern, they were analysed separately under direct loading. For this purpose, a parameter analysis was performed in the stabilized cracking stage with a rheological model validated by experimental tests to determine the proportion of concrete shrinkage on crack width increase. A comparison with the crack width approach of Model Code 2010 shows that the approach of Model Code 2010 is potentially well suited to describe time-dependent effects realistically, but overestimates them. For this reason, the approach was modified without fundamentally changing the established crack width formula. With that modification, very good results were achieved in a further comparison.

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Schmidt, Boso; Marx, Steffen; Schneider, Sebastian; Betz, ThorstenEinfluss der Druckfestigkeitsstreuung auf den Ermüdungswiderstand von druckschwellbeanspruchtem BetonBeton- und Stahlbetonbau8/2021575-586Aufsätze

Abstract

Experimentell ermittelte Bruchlastwechselzahlen druckschwellbeanspruchter Betone weisen im Allgemeinen große Streuungen auf. Als Hauptursache wird die Streuung der tatsächlichen Probekörperdruckfestigkeit vermutet, da die im Ermüdungsversuch aufgebrachten Ober- und Unterspannungen stets auf die mittlere Druckfestigkeit bezogen werden. Demnach versagen Probekörper, die tatsächlich höhere Druckfestigkeiten besitzen, bei höheren Lastwechselzahlen als Probekörper mit geringeren tatsächlichen Druckfestigkeiten. Um diese Vermutung zu überprüfen, wird im folgenden Artikel ein Konzept zur stochastischen Berücksichtigung der Druckfestigkeitsstreuung bei der Herleitung von Versuchswöhlerkurven präsentiert. Das Konzept wird auf Grundlage umfangreicher Ermüdungsuntersuchungen an Betonen der Festigkeitsklassen C100/115 und C80/95 für Windenergieanlagentürme erarbeitet und führt in den durchgeführten Untersuchungen zu nahezu glatten streuungsbereinigten Versuchswöhlerkurven. Das deutet darauf hin, dass die ursprüngliche, in den Wöhlerkurven inhärente Streuung tatsächlich allein auf die Streuung der Druckfestigkeit innerhalb der untersuchten Betonchargen zurückgeführt werden kann. Die Anwendung dieses Konzepts grenzt sich zunächst auf die Randbedingungen ein, unter denen die experimentellen Untersuchungen durchgeführt wurden. In ergänzenden Untersuchungen werden die unter Betrieb herrschenden Feuchte-, Temperatur- und Frequenzbedingungen in einem Windenergieanlagenturm beleuchtet und mit den Bedingungen verglichen, unter denen die Laborergebnisse erzielt wurden. Abschließend wird für die untersuchten Betone ein Bemessungskonzept formuliert, welches die Anwendung der Wöhlerkurven gemäß fib Model Code 2010, inklusive einer angepassten Formulierung für die Bemessungsdruckfestigkeit bei Ermüdungsbeanspruchungen fcd,fat, empfiehlt.

Influence of compressive strength scatter on the fatigue resistance of concrete under compression
Experimentally determined load cycles to failure of concrete specimens under compression generally show a large scatter. The main cause is assumed to be the scatter of the real compressive strength, since the upper and lower stresses applied in the fatigue test are always related to the average compressive strength. Accordingly, specimens that really have higher compressive strengths fail at higher numbers of load cycles than specimens with lower real compressive strengths. In order to verify this assumption, the following article presents a concept for the stochastic consideration of compressive strength scatter in the derivation of S-N curves from tests. The concept is developed on the basis of extensive fatigue investigations on concrete of strength classes C100/115 and C80/95 for wind turbine towers and leads to almost smooth, scatter-corrected S-N curves. This indicates that the original scatter inherent in the S-N curves can be explained by the scatter of the compressive strength. The application of this concept is limited to the boundary conditions under which the experimental investigations were carried out. In supplementary investigations, the prevailing humidity, temperature and frequency conditions in a wind turbine tower during operation are investigated and compared with the conditions under which the laboratory results were obtained. Finally, a design concept is formulated for the investigated concretes, which recommends the application of the S-N curves according to fib Model Code 2010 including an adapted formulation for the design compressive strength at fatigue loads fcd,fat.

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Schmidt, Philipp; Kueres, Dominik; Claßen, Martin; Hegger, JosefDurchstanztragverhalten von Flachdecken mit variierenden DurchstanzbewehrungsgradenBeton- und Stahlbetonbau1/202013-25Aufsätze

Abstract

Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Flachdecken neu geregelt. Seitdem ergibt sich die Durchstanztragfähigkeit mit Durchstanzbewehrung aus der Summe eines konstanten Betontraganteils und eines Stahltraganteils, der unabhängig vom Bauteil aus einem 33°-Fachwerk resultiert. Für die Berechnung des Stahltraganteils wird gemäß Eurocode 2 eine reduzierte Stahlfestigkeit in Abhängigkeit von der statischen Nutzhöhe angesetzt, wodurch die Verankerungsqualität der Durchstanzbewehrung berücksichtigt wird. Auf Basis einer Datenbankauswertung und eines Vergleichs des Sicherheitsniveaus mit der damaligen DIN 1045-1 wurden im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) zusätzliche Erhöhungsfaktoren für die ersten beiden Durchstanzbewehrungsreihen ergänzt, die nahezu zu einer Verdopplung der Durchstanzbewehrungsmenge führen. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung und auf dem Niveau der maximalen Durchstanztragfähigkeit zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, sind bislang nur sehr wenige Versuchsreihen an Flachdeckenausschnitten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs vorhanden.
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Flachdecken mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden daher insgesamt drei Versuchsserien mit variierenden Durchstanzbewehrungsgraden durchgeführt. Das Versuchsprogramm umfasste drei Referenzversuche ohne Durchstanzbewehrung und acht Versuchskörper mit geringen und mittleren Durchstanzbewehrungsgraden. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge jeweils ausschließlich über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of flat slabs with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of flat slabs were revised. Since then, the punching shear strength with shear reinforcement is calculated from the combination of a constant concrete contribution and a steel contribution, which results from a strut inclination of 33°. Besides, a reduced steel strength depending on the effective depth of the flat slab is assumed for the calculation of the steel contribution to consider the anchorage conditions of the shear reinforcement elements. Due to a database analysis and an evaluation of the level of safety compared to the former DIN 1045-1, additional factors have been implemented in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)) for the first and second row of shear reinforcement leading to almost twice the amount of required shear reinforcement. Various test series on reinforced concrete flat slabs without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since only very few systematic punching tests with a varying amount of shear reinforcement have been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete flat slabs with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. Each test series included one reference test without shear reinforcement. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are presented, discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

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Landler, Josef; Fischer, OliverSteigerung der Durchstanztragfähigkeit und Duktilität durch die Zugabe moderner HochleistungsstahlfasernBeton- und Stahlbetonbau9/2019663-673Fachthemen

Abstract

Seit der Veröffentlichung normativer Vorschriften zur Bemessung von Stahlfaserbeton in Deutschland und Europa gewinnt dessen Einsatz für tragende Konstruktionen des Hoch- und Ingenieurbaus stetig an Bedeutung. Nach Eintreten der Rissbildung im Beton ermöglichen Makrofasern aus Stahl eine effektive Übertragung von Zugspannungen über den Riss hinweg, was sich in Bezug auf das Durchstanztragverhalten als besonders vorteilhaft erweist. Während für die Durchstanztragfähigkeit stahlfaserbewehrter Flachdecken mit Plattendicken bis 150 mm zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen Untersuchungen an praxisrelevanten Plattenstärken von 200 mm bis 300 mm nahezu gänzlich. Zudem versprechen Fortschritte in der Leistungsfähigkeit moderner Stahldrahtfasern ein verbessertes Trag- und Verformungsverhalten des Stahlfaserbetons.
Zur Untersuchung des Durchstanztragverhaltens stahlfaserbewehrter Flachdecken mit praxisrelevanten Plattendicken wurden acht Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten mit unterschiedlichen Plattenstärken durchgeführt. Als weitere Einflussparameter standen der Stahlfasertyp und insbesondere der Stahlfasergehalt im Vordergrund. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über die durchgeführten Versuche und diskutiert die gewonnenen Ergebnisse. Anhand eines Vergleichs der experimentell gewonnenen Versagenslasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie nach fib Model Code 2010 erfolgt eine Bewertung der Bemessungsansätze.

Increase of the punching shear capacity and structural ductility achieved through utilisation of modern high-performance steel fibres
Since the introduction of normative regulations for the design of steel fibre reinforced concrete in Germany and Europe, the application is recently growing in concrete engineering. After crack formation has occurred in the concrete, macro fibres made of steel allow an effective transfer of tensile stresses across the crack, which proves to be particularly advantageous regarding punching shear failure. While there are numerous test results available for the punching shear capacity of steel fibre reinforced concrete slabs with slab thicknesses of up to 150 mm, there is an almost complete lack of tests on practically relevant slab thicknesses. In addition, advances in the performance of modern steel fibres promise improved load-bearing and deformation behaviour of the steel fibre concrete.
Eight punching shear tests were carried out on flat slab specimens with different slab thicknesses to investigate the punching shear behaviour of steel fibre reinforced flat slabs with practically relevant slab thicknesses. Further investigated influencing parameters were the steel fibre type and in particular the steel fibre content. This article provides an overview of the tests carried out and discusses the results obtained. Based on a comparison of the experimentally obtained failure loads with the calculated punching shear capacities according to the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) as well as according to fib Model Code 2010, an evaluation of the design approaches will be provided.

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Kueres, Dominik; Schmidt, Philipp; Hegger, JosefDurchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit variierenden DurchstanzbewehrungsgradenBeton- und Stahlbetonbau4/2019231-241Fachthemen

Abstract

Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Fundamenten und Bodenplatten neu geregelt. Für die Bemessung der Durchstanzbewehrung wird im Eurocode 2 unabhängig vom Bauteil ein 33°-Fachwerk mit konstantem Betontraganteil vorgeschlagen. Aufgrund von Sicherheitsbedenken wurde im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) davon abweichend ein Aufhängefachwerk ohne Betontraganteil für die Bemessung der Durchstanzbewehrung in Fundamenten und Bodenplatten eingeführt. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten ohne Durchstanzbewehrung bzw. der maximalen Durchstanztragfähigkeit verschiedene Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen bislang systematische Versuchsreihen an Fundamenten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs (Bemessung der Durchstanzbewehrung).
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Fundamenten mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden insgesamt drei Versuchsserien (elf Versuche) mit variierendem Durchstanzbewehrungsgrad durchgeführt. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of footings with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of footings and ground slabs were revised. According to Eurocode 2, the design of the shear reinforcement is performed by means of a design model considering a strut inclination of 33° and a constant contribution of concrete. Due to safety related concerns, in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)), a different concept was introduced. In this context, the design of the shear reinforcement in footings and ground slabs is conducted without consideration of a concrete contribution. Various test series on reinforced concrete footings without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since systematic test series on footings with a varying amount of shear reinforcement have not yet been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete footings with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

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Oettel, Vincent; Matz, Henrik; Empelmann, MartinBestimmung der zentrischen Nachrisszugfestigkeit von UHPFRC mithilfe gekerbter 3-Punkt-BiegezugversucheBeton- und Stahlbetonbau4/2019255-264Fachthemen

Abstract

Sowohl die zentrische Matrixzugfestigkeit als auch die zentrischen Nachrisszugfestigkeiten von faserbewehrten Betonen werden in der Regel indirekt über Biegezugversuche ermittelt. Dazu muss eine in Versuchen ermittelte Kraft-Verformungs-Kurve in eine Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung überführt werden. Für ultrahochfesten Faserbeton (UHPFRC) gibt es in Deutschland zurzeit mangels gültiger Normen und Richtlinien kein geregeltes derartiges Umrechnungsverfahren. Zur Untersuchung des Zugspannungs-Dehnungs-Verhaltens von UHPFRC wurden am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig gekerbte 3-Punkt-Biegezugversuche nach DIN EN 14651 durchgeführt. Unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse und in Anlehnung an den Model Code 2010, der normal- und hochfesten Faserbeton regelt, wurde ein Umrechnungsverfahren für UHPFRC entwickelt. Zur Validierung des Verfahrens wurde die Finite-Elemente-Methode (FEM) hinzugezogen.

Tensile Stress-Strain Relationship for UHPFRC based on notched 3-point-bending tests
Both the tensile strength and the residual tensile strengths of fibre reinforced concrete are generally determined indirectly by flexural tests. For this purpose, a force-deformation curve has to be converted into a tensile stress-strain curve. For ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) there is currently no regulated conversion procedure due to the lack of valid standards and guidelines in Germany. To analyse the tensile stress-strain behaviour of UHPFRC, notched 3-point-bending tests according DIN EN 14651 were carried out at iBMB, Division of Concrete Construction of the TU Braunschweig. A conversion procedure for UHPFRC based on the Model Code 2010, which regulates normal- and high-strength fibre reinforced concrete, was developed taking into account the test results. The finite element method (FEM) was applied for validation.

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Empelmann, Martin; Busse, DanielVergleich von normativen Modellen zur Berechnung der RissbreiteBeton- und Stahlbetonbau4/2018298-306Fachthemen

Abstract

Mit dem Ziel, einen Überblick über aktuelle normative Modelle zur Berechnung der Rissbreite im Stahlbetonbau zu erhalten, wurden diese am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig zusammengestellt und verglichen. Um einen unabhängigen Vergleich der Modelle sicherzustellen, wurde eine Datenbasis mit Versuchswerten zu Rissbreiten zusammengestellt. Der Modellvergleich wurde auf zentrische Zugversuche, bei denen charakteristische Werte der gemessenen Rissbreiten (95 %-Quantilwerte) angegeben waren bzw. ermittelt werden konnten, beschränkt. Durch die Vergleichsberechnungen konnte gezeigt werden, dass zwischen den unterschiedlichen Modellen signifikante Abweichungen auftreten. Während der Eurocode 2 die im Versuch gemessenen Rissbreiten tendenziell überschätzt, werden die Rissbreiten mit den Nationalen Anhängen für Deutschland bzw. Österreich überwiegend unterschätzt. Mit dem Modell nach Model Code 2010 werden die Versuchsergebnisse im Mittel ebenfalls überschätzt, die Ergebnisse liegen jedoch zwischen denen nach Eurocode 2 sowie den Nationalen Anhängen für Deutschland bzw. Österreich. Des Weiteren kann mit den Modellen der Nationalen Anhänge für Deutschland und Österreich sowie des Model Code 2010 eine, gegenüber dem Eurocode 2, erhöhte Vorhersagegenauigkeit erreicht werden.

Comparison of code provisions for the calculation of crack widths
In order to give an overview of current code provisions for the calculation of crack widths, these provisions were compiled and compared at the iBMB, Department of Concrete Construction of TU Braunschweig. In order to ensure an independent comparison, a database with test values for crack widths was compiled. The comparative calculations were limited to tensile tests in which characteristic values of the measured crack widths (95 %-quantile values) were or could be determined. As a result, it can be stated that significant deviations occurred for the different code provisions. While the provisions by Eurocode 2 tend to overestimate the test values, the National Annexes for Germany and Austria mainly underestimate the measured crack widths. Model Code 2010 also overestimates the test results on average, but the results are between those obtained with Eurocode 2 and the national annexes for Germany and Austria. Furthermore, the models in the national annexes for Germany and Austria as well as the Model Code 2010 achieve a higher prediction accuracy than Eurocode 2.

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Heek, Peter; Look, Katharina; Minelli, Fausto; Mark, Peter; Plizzari, GiovanniDatenbank für querkraftbeanspruchte Stahlfaserbetonbauteile - Bewertung der Bemessungsansätze nach DAfStb-Richtlinie und fib Model Code 2010Beton- und Stahlbetonbau3/2017144-154Fachthemen

Abstract

Der Einsatz von Makrofasern aus Stahl gewinnt seit der bauaufsichtlichen Einführung der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) auch in tragenden Betonkonstruktionen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere beim Nachweis ausreichender Querkrafttragfähigkeit erweist sich die Fasertragwirkung als günstig, da eine Querkraftbewehrung auch bei Balken rechnerisch vollständig durch Fasern gebildet sein kann - Bügel also entfallen. Haupteinflussparameter ist die Nachrisszugfestigkeit, die aufgrund vielfältiger interagierender Einflussparameter hohen Streuungen unterliegt und nach Ansätzen der DAfStb-Richtlinie bzw. den Modellen des Model Codes 2010 deutlich unterschiedlich einfließt. Der Beitrag vergleicht die Prognosegenauigkeiten rechnerischer Querkrafttragfähigkeiten, indem rechnerische Bruchlasten experimentellen Daten von Schubversuchen aus der Literatur gegenübergestellt werden. Die aufgebaute Schubdatenbank umfasst dabei über 250 Versuche mit praxistypischen Konfigurationen, d. h., dass Querschnittsgeometrie, Längs- und Bügelbewehrungsgehalt, Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaserbetons sowie Betondruckfestigkeit variable Parameter sind.

Database with shear tests on steel fibre reinforced concrete girders
The application of macro fibres made of steel is recently growing in concrete engineering since valid standards like the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) are available. In particular, it is meaningful to take into account fibre's effect in shear design to considerably reduce the amounts of stirrups. The most significant parameter is the steel fibre's post-cracking tensile strength that exhibits pronounced scattering due to several interacting parameters. It is differently considered in the design approaches of DAfStb-Guideline and fib Model Code 2010, respectively. The paper investigates accuracies of predicted shear resistances by comparing calculative and experimental ultimate loadings. For this purpose, a shear database is build up comprising more than 250 test results from the literature that differ in cross-section's geometry, ratios of longitudinal rebars and stirrups, fibre amounts and concrete compressive classes, respectively.

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Ricker, Marcus; Siburg, CarstenVergleich der Durchstanzbemessung nach Model Code 2010 und Eurocode 2 Herrn Professor Dr.-Ing. Josef Hegger zu seinem 60. Geburtstag gewidmetBeton- und Stahlbetonbau11/2014771-782Fachthemen

Abstract

Mit Model Code 2010 wurde ein neues Bemessungskonzept für den Durchstanznachweis vorgestellt, welches auf der Theorie der kritischen Schubrissbreite (Critical Shear Crack Theory) basiert. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Durchstanzwiderstände nach Model Code 2010, Eurocode 2 und den Regelungen des deutschen Anhangs zu Eurocode 2 vorgestellt und um Hintergrundinformationen ergänzt. Anhand von Parameterrechnungen und der Nachrechnungen von Durchstanzversuchen erfolgt ein Vergleich der unterschiedlichen Bemessungskonzepte. Dabei werden Sicherheitsdefizite identifiziert und die Auswirkungen unterschiedlicher Einflussparameter auf die Durchstanztragfähigkeit von Flachdecken-Stützenknoten herausgearbeitet.

Comparison of punching shear design according to Model Code 2010 and Eurocode 2
Model Code 2010 introduces a new design concept for punching shear, which bases on the so-called Critical Shear Crack Theory. In this paper, the design provisions for punching shear according to Model Code 2010, Eurocode 2 and the corresponding German National Annex to Eurocode 2 are presented and background information is given. By means of parameter studies and a comparison of the calculated resistances to test result, the different punching shear design provisions are critically reviewed. The safety levels of the code provisions are verified and the influence of the different punching parameters on the calculated resistances is examined in detail.

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Urban, Susanne; Wagner, Richard; Strauss, Alfred; Dallinger, Sonja; Reiterer, Michael; Dehlinger, Christian; Bergmeister, KonradMonitoring des realen Grades der Ermüdungsschädigung in Betonstrukturen - Forschungsprojekt MOSESBeton- und Stahlbetonbau7/2014473-485Fachthemen

Abstract

Nach den heutigen aktuell gültigen Normen und Vorschriften (z. B. CEB-FIP-Model Code 2010 [1]) werden für den Ermüdungsnachweis und auch für die Bestimmung des Schädigungsgrades von Betonbauteilen Lastzyklen gezählt und lineare Schadens-Akkumulations-Hypothesen angewandt. Die so gewonnenen Ergebnisse entsprechen nicht der Realität, da Beton ein sehr stark nicht lineares Verhalten aufweist. Ein Weg, diese Ergebnisse zu verbessern, ist die Anwendung von Monitoring, um die Veränderung in der inneren Struktur des Betons mittels eines lastunabhängigen Messverfahrens überwachen zu können. In diesem Artikel wird ein Monitoring-Konzept vorgestellt, mit welchem es möglich ist, diese Ziele zu verwirklichen. Die zugehörigen Laborversuche wurden bereits in [2] beschrieben. Nun folgt deren tiefergehende Auswertung. Am Ende dieses Artikels werden dynamische Tests an vorgespannten Monoblockschwellen gezeigt. Diese wurden mithilfe des im Rahmen dieser Veröffentlichung beschriebenen Monitoring-Konzepts überwacht. Die dadurch erhaltenen Sensormesswerte wurden mit einer numerisch nichtlinearen Simulation der Schwelle korreliert.

Monitoring of the real degree of Fatigue deterioration within concrete structures - Research Project MOSES
According to actual codes and regulations (e.g. CEB-FIP-Model Code 2010 [1]) the verification concept for fatigue and the determination of the real degree of deterioration of Concrete structures is based on counted load cycles and the linear Palmgren-Miner summation. The results gained in this manner will never depict the reality because of the not considered heavily non-linear behavior of concrete. A way to improve the results is the application of monitoring sensors, which are able to image the changes in the inner part of the concrete matrix independently from applied loads. In this article a monitoring concept will be proposed which can achieve these objectives. The laboratory tests are already described in [2] and now a deeper assessment of the measured results will be made. At the end of this article dynamic tests with prestressed railway sleepers and mounted monitoring system are presented. The measurement data of the sensors will be correlated with results of a numerical nonlinear simulation of the sleeper.

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Urban, Susanne; Wagner, Richard; Strauss, Alfred; Reiterer, Michael; Dehlinger, Christian; Bergmeister, KonradMonitoringbasierte Lebenszeitabschätzung von Betonstrukturen - Forschungsprojekt MOSESBeton- und Stahlbetonbau9/2013630-640Fachthemen

Abstract

Um Bauwerke bis zu ihrem wirklichen Lebensende zu nutzen, ist es von großer Bedeutung, den aktuellen Grad der Schädigung einer Struktur bestimmen zu können. Mithilfe der zurzeit gültigen Nachweis- und Bemessungskonzepte (z.B. CEB-FIP Model Code 2010) ist dies nicht möglich. Ein gangbarer Weg, den Schädigungsgrad einer Betonstruktur vor Ort zu bestimmen, ist der Einsatz von zerstörungsfreien Prüfmethoden (Monitoring). Dieser Bereich ist allerdings noch nicht zur Gänze erforscht. Das konstante Monitoring von der Entstehung eines Bauwerks bis hin zu dessen Lebensende wird als eine vielversprechende Möglichkeit der Lebenszeitabschätzung gesehen. In diesem Beitrag werden Ermüdungsversuche an Betonprüfkörpern, begleitet mit konstantem Monitoring durch Ultraschall- und Körperschall-Sensoren, näher betrachtet und ein möglicher Weg zur Bestimmung des Schädigungsgrades und der Lebenszeitabschätzung aufgezeigt.

Monitoring based lifetime assessment of concrete structures - Research Project MOSES
In order to use structures up to their real end of lifetime it is of great importance to know the degree of damage of the structure. By using the actual Codes and Specifications (e.g. CEB-FIP Model Code 2010) it is not possible to define the real degree of deterioration. A practicable way of determining the degree on-site is the employment of non-destructive testing methods (monitoring). This field until now is not finally explored. The constant monitoring from the erection of a structure up to the end of its lifetime is seen as a very promising possibility to assess the residual lifetime. In this article fatigue tests on concrete specimens, accompanied with ultrasonic and acoustic emission measurements will be investigated closer and a possible way for the determination of the degree of damage and lifetime assessment will be proposed.

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Siburg, Carsten; Ricker, MarcusZur Durchstanzbemessung von Einzelfundamenten - Normenvergleich und Vergleich mit VersuchenBeton- und Stahlbetonbau9/2013641-653Fachthemen

Abstract

Seit 2012 liegt Eurocode 2 zusammen mit dem nationalen Anhang in Deutschland vor. Die größtenteils aus dem Model Code 1990 übernommene Durchstanzbemessung regelt das Durchstanzen von Einzelfundamenten und Bodenplatten neu. Mit dem Model Code 2010 wurde das Bemessungskonzept zum Durchstanzen überarbeitet und in die zum 01.01.2013 eingeführte schweizerische Norm SIA 262:2013 übernommen. Im vorliegenden Beitrag werden die Bemessungsgleichungen zur Bestimmung der Durchstanztragfähigkeit nach Eurocode 2, dem deutschen Anhang zu Eurocode 2, Model Code 2010 und SIA 262 ausführlich vorgestellt. Durch Parameterrechnungen werden die Haupteinflüsse aus Schubschlankheit, statischer Nutzhöhe, Längsbewehrungsgrad und Betondruckfestigkeit auf die Durchstanztragfähigkeit von Einzelfundamenten näher untersucht und den rechnerischen Durchstanzwiderständen gegenübergestellt. Durch Vergleiche mit den Ergebnissen systematischer Versuchsserien werden das Sicherheitsniveau und die Wirtschaftlichkeit der Bemessungsgleichungen überprüft.

Punching shear design of footings - present code provisions: parametric study and comparison with test results
Since 2012, Eurocode 2 and the corresponding National Annex have been introduced in Germany. Most design provisions were adopted from Model Code 1990 and provide a new design approach for ground slabs and footings. For Model Code 2010, the design concept was again revised and introduced in the Swiss standard SIA262:2013. In this paper, the design equations for the determination of the punching capacity according to Eurocode 2, the German annex to Eurocode 2, Model Code 2010, and SIA 262:2013 are presented in detail.
Parameter studies are used to examine the influence of the main punching parameters (shear span depth-ratio, effective depth, longitudinal reinforcement ratio, and concrete compressive strength) on the punching shear resistance of footings. To quantify the safety level and the efficiency, the design provisions are compared to systematic test series.

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Huber, Patrick; Schweighofer, Anton; Kollegger, Johann; Brunner, Helmut; Karigl, Walterzu Patrick Huber, Anton Schweighofer, Johann Kollegger, Helmut Brunner, Walter Karigl: Vergleich der rechnerischen Querkrafttragfähigkeit von Bestandsbrücken nach Eurocode 2 und fib Model Code 2010Beton- und Stahlbetonbau8/2012553Berichtigung

Abstract

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Huber, Patrick; Schweighofer, Anton; Kollegger, Johann; Brunner, Helmut; Karigl, WalterVergleich der rechnerischen Querkrafttragfähigkeit von Bestandsbrücken nach Eurocode 2 und fib Model Code 2010Beton- und Stahlbetonbau7/2012451-462Fachthemen

Abstract

Das ständig steigende Verkehrsaufkommen sowie die im Laufe der Jahre überarbeiteten Bemessungsnormen erfordern eine neue Beurteilung der angestrebten Nutzungsdauer bestehender Brücken. Die rechnerische Schubtragfähigkeit erweist sich hierbei in vielen Fällen als besonders problematisch. Im Zuge der Überarbeitung der österreichischen Nachrechnungsrichtlinie ONR 24008 “Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken” wurden Vergleichsberechnungen bezüglich der rechnerischen Querkrafttragfähigkeit von Bestandsbrücken nach Eurocode 2 und fib Model Code 2010 durchgeführt. Der vorliegende Beitrag fasst die wesentlichen Ergebnisse aus dem Vergleich zwischen fib Model Code 2010 und dem Eurocode 2 zusammen und erläutert die Besonderheiten der Berechnung der rechnerischen Querkrafttragfähigkeit gemäß fib Model Code 2010.

Comparison of the calculative shear resistance of existing bridges according to Eurocode 2 and fib Model Code 2010
Due to the constantly increasing traffic loads and the revised design approaches it becomes necessary to reassess the expected service life of existing bridges. In many cases the calculative shear resistance turns out to be particularly problematic. In the course of the revision of the Austrian Assessment Technical Regulation ONR 24008 “Evaluation of load capacity of existing railway and highway bridges” comparative calculations according to the shear carrying capacity of existing bridges conforming to Eurocode 2 and fib Model Code 2010 were carried out. The present paper summarizes the main results of the comparison between the fib Model Code 2010 and Eurocode 2 and explains characteristics of the calculations of the shear resistance according to fib Model Code 2010.

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Lohaus, Ludger; Wefer, Maik; Oneschkow, NadjaErmüdungsbemessungsmodell für normal-, hoch- und ultrahochfeste BetoneBeton- und Stahlbetonbau12/2011836-846Fachthemen

Abstract

Der Ermüdungsnachweis nach CEB-FIP Model Code 90 ist auf Betone bis zu der Festigkeitsklasse C120 beschränkt. Gleichzeitig beinhaltet dieser Nachweis eine festigkeitsabhängige Reduktion der Druckfestigkeit unter Ermüdungsbeanspruchung, die bereits für hochfeste Betone zu einer unwirtschaftlichen Bemessung führt. In Anbetracht der mittlerweile vorliegenden umfangreichen Erkenntnisse zum Ermüdungsverhalten normalfester und hochfester Betone ist die Größe dieser Abminderung als nicht mehr gerechtfertigt einzustufen. Im vorliegenden Beitrag wird ein neu entwickeltes Ermüdungsbemessungsmodell vorgestellt, welches eine wirtschaftliche und sichere Bemessung von normalfesten, hochfesten und ultrahochfesten Betonen im Grenzzustand der Ermüdung ermöglicht. Der neue Bemessungsansatz wurde in das Bemessungskonzept des CEB-FIP Model Code 90 integriert, so dass eine einfache Anwendung möglich ist.

Design model for the fatigue behaviour of normal strength, high strength and ultra-high strength concrete
Fatigue design according to CEB-FIP Model Code 90 is limited to concrete grades of up to C120. In addition, the design rules include a strength dependent reduction of the fatigue reference strength, which leads to uneconomical design of high strength concretes. Considering today's existing comprehensive knowledge regarding the fatigue behaviour of normal strength and high strength concretes, the size of this reduction is no more justifiable. In this article, a newly developed design model for fatigue is presented, which enables an economic and safe design of normal strength, high strength and ultra-high strength concretes based on fatigue limit state. This new design approach is integrated into the design concept of the CEB-FIP Model Code 90, thereby guaranteeing a simpler application.

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Nachrichten: Beton- und Stahlbetonbau 12/2011Beton- und Stahlbetonbau12/2011859-864Nachrichten

Abstract

• Unter gutem Stern: Bestens aufgestellt für die zukünftigen Aufgaben - Neuausrichtung der FDB von der Mitgliederversammlung befürwortet und bestätigt
• Präsident Rainer Wulle wiedergewählt
• Hilfe bei der Strategieentwicklung
• Für eine bessere Normung: VBI, BVPI und Partner legen Forschungsbericht vor
• Die Qualität von Schutz- und Instandsetzungsleistungen sicherstellen
• 7. Hans Lorenz Symposium für Baugrunddynamik und Spezialtiefbau
• 1. Bayerischer Brandschutzkongress
• FDB aktualisiert Merkblatt Nr. 4 “über die Befestigung vorgefertigter Betonfassaden (11/2011)
• Approval of the fib Model Code 2010”

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Hegger, J.; Walraven, J. C.; Häusler, F.Zum Durchstanzen von Flachdecken nach Eurocode 2Beton- und Stahlbetonbau4/2010206-215Fachthemen

Abstract

Die Regelungen zur Durchstanzbemessung im Eurocode 2 basieren im Wesentlichen auf den Modellvorstellungen in Model Code 90, der die Durchstanztragfähigkeit auf die Querkrafttragfähigkeit zurückführt. Nach Versuchsauswertungen ist diese Analogie für punktgestützte Platten jedoch nicht in jedem Fall zutreffend. Insbesondere für bügelbewehrte Platten ist bei der Bemessung nach Eurocode 2 ein Sicherheitsdefizit möglich, und es erscheint eine Anpassung der Bemessungsgleichungen zwingend erforderlich. Dieser Beitrag erläutert die Sicherheitsdefizite und schlägt verbesserte Bemessungsgleichungen vor.

Punching of Flat Slabs according to Eurocode 2
The punching shear provisions according to Eurocode 2 are based on the design recommendations in Model Code 90 where no differentiation between shear and punching shear design is made. This approach is not fully confirmed by test results for flat slabs. In particular for flat slabs with stirrups as shear reinforcement some design provisions according to Eurocode 2 do not achieve the required safety level. Therefore adjustments to the design equations seem to be necessary. In this paper the Eurocode 2 provisions are critically reviewed and improved design regulations are proposed.

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Speck, K.; Curbach, M.Ein einheitliches dreiaxiales Bruchkriterium für alle BetoneBeton- und Stahlbetonbau4/2010233-243Fachthemen

Abstract

Die Auswertung zahlreicher mehraxialer Versuche hat ergeben, dass die auftretenden Versagensmechanismen unter mehraxialer Beanspruchung für alle Betonarten prinzipiell gleich sind. Dies gilt sowohl für Normal- bis ultrahochfesten Beton, für Leichtbeton als auch für Faserbeton. Das vorgestellte Bruchkriterium orientiert sich an diesen Versagensarten und wird über eine entsprechende Kalibrierung an das Verhalten des jeweiligen Betons angepasst. Im Zuge der Aktualisierung des CEB-FIP Model Codes 90 wird es Einzug in die Bemessungsvorschriften finden.

A Unified Multiaxial Fracture Criterion for all Concretes
The evaluation of numerous multiaxial tests has shown that the occurring failure mechanisms under a multiaxial load are basically the same for all types of concrete. This is true for normal to ultra high performance concrete, lightweight concrete, as well as for fibre concrete. The presented fracture criterion is based on these failure types and is adjusted by a corresponding calibration to the behaviour of each concrete. In the course of the upgrade of the CEB-FIP Model Code 90, it will find entry into the dimensioning specification.

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Fehling, E.; Leutbecher, T.; Röder, F.Zur Druck-Zug-Festigkeit von Stahlbeton und stahlfaserverstärktem StahlbetonBeton- und Stahlbetonbau8/2009471-484Fachthemen

Abstract

Während die Druckfestigkeit des Betons durch gleichzeitig wirkenden Querdruck gegenüber der einaxialen Druckfestigkeit erheblich gesteigert werden kann, führen Querzugbeanspruchung und Rissbildung zu einer Abminderung der Tragfähigkeit. Dies gilt für unbewehrten Beton und Stahlbeton gleichermaßen. In den einschlägigen Regelwerken finden sich hierzu international sehr unterschiedliche Bemessungsansätze, wobei die vorgesehenen Abminderungsbeiwerte für denselben Anwendungsfall um das bis zu Zweifache differieren. Die Frage der Druck-Zug-Festigkeit von Stahlbeton wurde in den vergangenen 40 Jahren von zahlreichen Wissenschaftlern untersucht. Ihre Ergebnisse sind allerdings zum Teil ebenso widersprüchlich wie die aktuelle Normensituation. Basierend auf eigenen experimentellen Untersuchungen sowie einer kritischen Auswertung und Einordnung als richtungweisend angesehener, früherer Versuchsreihen wird ein Vorschlag zur Abminderung der Druckfestigkeit des gerissenen Stahlbetons entwickelt. Erstmals wird dabei auch der Einfluss einer Faserzugabe in Kombination mit Stabstahlbewehrung berücksichtigt. Ein Vergleich mit den in DIN 1045-1, CEB-FIP Model Code 1990, Eurocode 2 und ACI Standard 318-05 angegebenen Bemessungsregeln zeigt, dass allein DIN 1045-1 die in den Versuchen beobachtete maximale Abminderung der Druckfestigkeit durch Querzug und Rissbildung zum Teil erheblich unterschätzt, so dass eine konservative Auslegung der Tragwerke nicht immer sichergestellt ist.

Biaxial Compression-Tension-Strength of Reinforced Concrete and Reinforced Steel Fibre Concrete
The compressive strength of concrete can be substantially increased in relation to uni-axial compressive strength by transverse compression acting at the same time. In contrast, transverse tension and cracking lead to a reduction of the load-carrying capacity. This holds true for plain concrete as well as for reinforced concrete. In international standards very different calculation rules can be found on this subject, whereby the provided reductions differ up to a factor of two for the same application. The question of biaxial compression-tension-strength of reinforced concrete was examined in the past 40 years by numerous scientists. Their results are, however, partially contradictory in the same way as the current standard situation. Based on own experimental investigations as well as on a critical review and classification of former test series regarded as trend-setting, a proposal for the reduction of the compressive strength of cracked reinforced concrete is developed. For the first time, also the influence of fibres in addition to bar reinforcement is considered thereby. A comparison with the calculation rules in DIN 1045-1, CEB-FIP Model Code 1990, Eurocode 2, and ACI Standard 318-05 shows, that exclusively DIN 1045-1 underestimates sometimes substantially the maximum reduction of the compressive strength by transverse tension and cracking observed in the tests, so that a conservative design of structures cannot always be ensured.

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Gehlen, Ch.; Schießl, P.; Schießl-Pecka, A.Hintergrundinformationen zum Positionspapier des DAfStb zur Umsetzung des Konzepts von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren unter Berücksichtigung von DIN EN 206-1, Anhang J, für dauerhaftigkeitsrelevante ProblemstellungenBeton- und Stahlbetonbau12/2008840-851Berichte

Abstract

Mit der Einführung des fib Model Code for Service Life Design werden dem bemessenden Ingenieur anerkannte und bewährte Vorhersagemodelle zur Verfügung gestellt, mit denen die Bestimmung der zeitabhängigen Carbonatisierungstiefe bzw. Chlorideindringtiefe bis zur Depassivierung des Betonstahls möglich ist. Unter Einbezug statistischer Kennwerte (z. B. Verteilungstyp, Mittelwert, Standardabweichung) lässt sich eine vollprobabilistische Dauerhaftigkeitsberechnung durchführen, mit der im Rahmen des leistungsbezogenen Entwurfsverfahren nach DIN EN 206-1, Anhang J, die zeitabhängige Zuverlässigkeit gegenüber Carbonatisierung bzw. Chlorideindringen bestimmbar ist. Rechnerische Untersuchungen zeigen jedoch, dass die vom Bindemittel abhängige, rechnerische Bandbreite der Zuverlässigkeit für jede Expositionsklasse variiert. Der DAfStb empfiehlt nun in einem in diesem Heft ebenfalls abgedruckten Positionspapier expositionsabhängige Mindestzuverlässigkeiten, die bei einer Anwendung von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren nach DIN EN 206-1, Anhang J, nachzuweisen sind. In diesem Beitrag werden die wichtigsten Hintergrundinformationen zu verwendeten Modellen, Daten und Nachweiskonzepten geliefert.

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