Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

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Panel 6
| Proceedings 54 th BetonTage
Fig. 2 Test specimen of four-point bending tests on multiple-layer reinforced-concrete panel strips with EPS and XPS thermal insulation.
Abb. 2 Versuchskörper von Vier-Punkt-Biegeversuchen an mehrschichtigen Stahlbetonplattenstreifen mit EPS- und XPS-Wärmedämmung.
Institut für Bautechnik (DIBt) in a general national approval.
Instructions for the intended use of these devices
in the respective areas of application are defi ned in the
approvals. The structural panels and the facing panels are
to be designed in accordance with DIN 1045-1:2008-08.
The manufacturer can provide a type analysis as proof of
the loadbearing capacity of the overall system.
Construction tests
The basic requirements for the construction tests needed
for the approval procedures are contained in a publication
of the Deutsches Institut für Bautechnik of May 1995 [1].
The focal point of the tests is the analysis of the deformation
capability. Proof must be provided that the anchorage
system can transmit the shearing forces resulting from
the relative displacement between the facing and the
structural shell due to thermal stress and diff erences between
shrinkage and creep without causing damage over
the system’s useful life. For this purpose, the connection
devices have to demonstrate their fi tness for the intended
use in test series in which the deformation stress during a
50-year period of use is simulated under the aspect of anchorage
technology. In addition, the resistance of the connection
devices against pull-out and punching in the concrete
has to be determined as well as the resistance to
stability failure in the area of thermal insulation in case of
great slenderness.
Other than is the case with metallic connection devices
of stainless steel, experimental proof of the durability of
the glassfi ber embedded in a plastic matrix has to be provided.
For this, the alkaline milieu of the concrete is simulated
on anchors subjected to high tensile loading in accelerated
tests.
Design
For the design of GRP anchors as connection device in
sandwich walls, a detailed concept has been worked out by
Gastmeyer [2] at TU Kaiserslautern already at the beginning
of the 1990s. Building upon this concept, additional
actions and checks had to be considered for their use in
precast walls supplemented with in-situ concrete:
» For the check of the tensile loadbearing capacity of the
anchorage device in its fi nal position, the preliminary
loading from the concreting pressure have to be considered.
Tests performed at the TU Aachen show that part
of the concreting pressure remains in the anchor as imposed
tensile force and has to be taken into account in
the analysis by about 50 % of the initial force.
» The crack widths in the facing shell must be limited in
order to ensure the anchorage of the connection device
in the reinforced concrete. The geometric design of the
die Widerstände des Verbindungsmittels gegen Herausziehen
und gegen Durchstanzen im Beton sowie bei großer
Schlankheit der Widerstand gegen Stabilitätsversagen
im Bereich der Wärmedämmung zu bestimmen.
Anders als bei metallischen Verbindungsmitteln aus
Edelstählen ist der experimentelle Nachweis der Dauerhaftigkeit
der in eine Kunststoff matrix eingebetteten
Glasfasern zu erbringen. Hierfür wird in Zeitraff erversuchen
an unter hohen Zuglasten stehenden Ankern das
alkalische Milieu des Betons simuliert.
Bemessung
Für die Bemessung von GfK-Ankern als Verbindungsmittel
in Sandwichwänden wurde an der TU Kaiserslautern
von Gastmeyer [2] bereits zu Beginn der 1990er-Jahre ein
ausführliches Konzept erarbeitet. Darauf aufbauend müssen
für den Einsatz in Elementwänden mit nachträglicher
Ortbetonergänzung zusätzliche Einwirkungen berücksichtigt
und Nachweise geführt werden:
» Für den Nachweis der Zugtragfähigkeit des Verankerungsmittels
ist im Endzustand grundsätzlich die Vorbelastung
aus Betonierdruck zu berücksichtigen. Versuche
an der TU Kaiserslautern zeigen, dass ein Teil
des Betonierdrucks als eingeprägte Zugkraft im Anker
verbleibt und in der Größenordnung von 50 % der Anfangskraft
bei der Bemessung berücksichtigt werden
muss.
» Zur Sicherstellung der Verankerung des Verbindungsmittels
im Stahlbeton sind die Rissbreiten in der Vorsatzschale
zu begrenzen. Kriterium für die Festlegung
der zulässigen Rissbreite ist dabei die geometrische
Ausbildung des jeweiligen Verankerungstyps.
» Bei der Berechnung der Schnittkräfte in der Vorsatzschale
sind die Plattentragwirkung und der Einfl uss
der schubelastischen Koppelung der Wandschichten
(Verbundtragwirkung) zu berücksichtigen. Durch diesen
ungewollten Sandwicheff ekt können große Zuglängsspannungen
in der Vorsatzschale auftreten. Normalkräfte
und Biegemomente können auf Grundlage
der Sandwichtheorie oder der Theorie des elastischen
Verbundes ermittelt werden. Entsprechend den Randbedingungen
von aufstehenden oder frei hängenden
Vorsatzschalen wurden Lösungen der Diff erentialgleichungen
erarbeitet.
» In Versuchen an Scherkörpern ist das Last-Verformungsverhalten
der Verbindungsmittel unter Berücksichtigung
verschiedener Dämmstoff typen unter
Scherbeanspruchung zu untersuchen. Anschließend
sind Vier-Punkt-Biegeversuche an dreischichtigen Plattenstreifen
durchzuführen. Unter Ansatz der experimentell
ermittelten Verbundfugensteifi gkeiten kann
BFT 02/2010