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

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Panel 6
Ultra-high-strength concrete (UHPC) is an innovative
material with a compressive strength fi ve times higher
than normal-strength concrete. Steel fi bers are added to
improve the ductility of the UHPC. These can, in part, replace
the conventional reinforcement. Prestressed concrete
girders are particularly well-suited for use of UHPC
since here very high prestressing forces can be applied
which, together with the steel fi bers, ensure a very high
shear resistance without additional shear reinforcement.
Innovative material
UHPC is a totally new, very dense concrete with a high
compressive strength of approx. 200 N/mm 2 and a fl exural
tensile strength of up to 50 N/mm 2 ; when subjected to an
appropriate heat treatment, a compressive strength of
even 400 N/mm² can be achieved. UHPC is about fi ve to
ten times stronger than normal-strength concrete and
therefore especially suitable for use in members subjected
to compressive stress, such as prestressed girders, hybrid
cross-section or the columns used in multi-story buildings.
The own weight of the girder can in this way be reduced
by about one half to one third. The cross-section of
columns can be correspondingly reduced to gain extra usable
space. Structures of much greater slenderness and
| Proceedings 54 th BetonTage
Prestressed concrete girders of ultra-high-strength concrete with fi ber reinforcement
Experimental investigations; application in practice
Spannbetonbinder aus ultrahochfestem Beton mit Faserbewehrung
Experimentelle Untersuchungen, praktische Anwendung
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger,
RWTH Aachen
heg@imb.rwth-aachen.de
Geb. 1954; 1973–1979 Studium
des Bauingenieurwesens
an der RWTH Aachen; 1984
Promotion an der TU Braunschweig;
1985–1993 Philipp
Holzmann, Frankfurt; seit
1993 Leiter des Lehrstuhls
und Instituts für Massivbau
der RWTH Aachen; seit 1994
Prüfi ngenieur für Baustatik
Fachrichtung Massivbau; seit
1997 Sachverständiger des
Eisenbahnbundesamtes; seit
1998 Mitglied der Sachverständigenausschüsse
für Bewehrungstechnik,
Spannverfahren,
Verpresspfähle und Spannbetonhohldielen
und Verbundbau
beim DIBt; seit 1999 Sprecher
des Sonderforschungsbereichs
532 Textilbewehrter Beton.
Dipl.-Ing. Guido Bertram
gbertram@imb.rwth-aachen.de
Geb. 1969; 2000 Diplom an
der RWTH Aachen, 2000–2005
Mitarbeiter im Ingenieurbüro
Hegger und Partner in
Aachen, seit 2006 wiss. Mitarbeiter
am Institut für Massivbau
der RWTH Aachen.
C30/37
Weight/Gewicht 3.0 kN/m
UHPC
Weight/Gewicht 1.2 kN/m
Fig. 1 Cross-section of UHPC and normal-strength concrete with
comparable shear resistances.
Abb. 1 Querschnitte aus UHPC und Normalbeton mit vergleichbaren
Querkrafttragfähigkeiten.
Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein innovativer Werkstoff
, der im Vergleich zu Normalbeton etwa die fünff ache
Druckfestigkeit aufweist. Um die Duktilität des UHPC zu
verbessern, werden Stahlfasern hinzugegeben. Diese
können teilweise die konventionelle Bewehrung ersetzen.
Spannbetonbinder sind besonders für den Einsatz von
UHPC geeignet, da sehr hohe Vorspannkräfte eingeleitet
werden können, die zusammen mit den Stahlfasern eine
hohe Querkrafttragfähigkeit ohne weitere Querkraftbewehrung
sicherstellen.
Innovativer Werkstoff
UHPC ist ein völlig neuer, sehr gefügedichter Beton mit
einer hohen Druckfestigkeit von etwa 200 N/mm 2 und einer
Biegezugfestigkeit bis zu 50 N/mm 2 , bei geeigneter
Wärmebehandlung ist sogar eine Druckfestigkeit von
400 N/mm² erreichbar. Er ist etwa fünf bis zehn mal fester
als normaler Beton und daher für druckbeanspruchte
Bauteile wie vorgespannte Träger, hybride Querschnitte
oder Hochhausstützen besonders geeignet. Das Eigengewicht
von Trägern lässt sich auf die Hälfte bis ein Drittel
reduzieren. Bei Stützen lässt sich der Querschnitt entsprechend
vermindern und zusätzliche Nutzfl äche gewinnen.
Bauwerke mit UHPC können bei gleicher Tragfähigkeit
wesentlich fi ligraner, leichter und ästhetischer
gestaltet werden. Die Rohstoff e für die Herstellung von
UHPC sind zwar teurer als die von normalfesten Betonen,
allerdings sinkt der Gesamtverbrauch erheblich. Zudem
führt das dichte Gefüge zu einem verbesserten Korrosionsschutz,
so dass eine deutlich höhere Lebensdauer
und geringere Unterhaltungskosten der Bauteile zu erwarten
sind.
Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbindern
aus UHPC
Seit 2005 werden am Institut für Massivbau der RWTH
Aachen Querkraftversuche an Spannbetonbindern aus
UHPC von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) gefördert. In bisher 42 Versuchen wurde der Einfl
uss des Fasergehaltes, der Vorspannung, der Schubschlankheit
und von lokaler Zulagebewehrung sowohl in
Vollwandträgern als auch in Trägern mit Stegöff nungen
untersucht. Die Anzahl und Lage der Stegöff nungen wurden
dabei systematisch variiert.
Bei den Versuchen wurde der UHPC-Querschnitt aus
Abb. 1 verwendet. Die Querkrafttragfähigkeit wurde
durch die Faserzugabe erheblich gesteigert (Abb. 2). Bereits
die Zugabe von 0,9 Vol-% führte zu einer Tragfähigkeitssteigerung
von 149 kN (T2b) auf 326 kN (T5a). Durch
Zugabe von 2,5 Vol-% wurden 408 kN (T3b) erreicht. Um
vergleichbare Tragfähigkeiten mit Normalbeton zu erreichen,
muss die Trägerhöhe mindestens verdoppelt und
Querkraftbewehrung angeordnet werden (Abb. 1).
BFT 02/2010