Verbundverhalten von vorgespannten Litzen in UHPC. Teil 1: Versuche zur Verbundfestigkeit und zur Uebertragungslaenge / Bond behavior of prestressed strands in UHPC. Part 1: Tests on bond strength and transfer length

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft foerdert das Schwerpunktprogramm SPP 1182 "Nachhaltiges Bauen mit UHPC". Im Rahmen dieses Projekts wird auch das Verbundverhalten von Spannstaehlen bei Vorspannung mit sofortigem Verbund untersucht, das im vorliegenden Beitrag vorgestellt wird. Anhand von 72 Pull-Out-Versuchen und 14 Spannkrafteinleitungsversuchen wurde das Verbundverhalten von Litzen in UHPC systematisch untersucht. Die bei den Versuchen verwendeten Betone haben Stahlfasergehalte zwischen Null und 2,5 Volumenprozent und entsprechen der Basisrezeptur des Schwerpunktprogramms. Als wesentliche Versuchsparameter wurden der Fasergehalt, die bezogene Betondeckung, das Betonalter und der Litzendurchmesser gewaehlt. Wegen der hohen Verbundfestigkeiten von UHPC wurden zur Begrenzung der Pull-Out-Kraefte kurze Verbundlaengen zwischen 2,5 cm und 5 cm gewaehlt. Jede Versuchsserie umfasste Versuche mit drei unterschiedlichen Querdehnungszustaenden der Litze (0, 50 und 100 Prozent). Im Bericht werden die Versuche einschliesslich des Einstellens der Querdehnungszustaende ausfuehrlich beschrieben. Die Ergebnisse zeigen, dass der Fasergehalt und die Litzendurchmesser keinen signifikanten Einfluss auf die Verbundfestigkeit haben und dass sich bei Proben mit hoeherem Betonalter auch nur geringfuegig hoehere Verbundfestigkeiten ergeben. Solange die Vorspannung nicht abgelassen wurde, hatte auch die Betondeckung keinen Einfluss auf die Verbundspannung. Wurden 50 Prozent der Vorspannung abgelassen, so ergaben sich etwa 10 bis 15 Prozent reduzierte Verbundspannungen. Bei Probekoerpern mit geringen Betondeckungen und bei Ablassen von 100 Prozent der Vorspannung zeigten sich sichtbare Spengrisse. Die experimentelle Ermittlung der Uebertragungslaenge erfolgte anhand von Spannkrafteinleitungsversuchen mit unterschiedlichen Betondeckungen und Litzenabstaenden. Gemessen wurden dabei der Litzenendschlupf und die Dehnungsaenderung des Betons. Die Ergebnisse der Schlupfmessungen zeigen, dass nur bei bezogenen Betondeckungen groesser als c/dp = 2,5 die Vorspannung ohne erkennbare Rissbildung eingeleitet werden konnte. Die fuer eine rissefreie Spannkrafteinleitung gemessenen Uebertragungslaengen betrugen dabei zwischen 20 cm und 24 cm. Eine signifikante Verkuerzung der Uebertragungslaenge durch Erhoehung des Fasergehalts von 0,9 Prozent auf 2,5 Prozent konnte nicht festgestellt werden. Die Versuche umfassten auch die Bestimmung der Uebertragungslaenge von Spannbetontraegern, die mit neun oder sieben Litzen in drei Lagen im Untergurt vorgespannt waren. Die bezogene Betondeckung betrug bei diesen Versuchen ebenfalls c/dp = 2,5. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass die Schlupfwerte der oberen Litzenlage deutlich groesser sind als die der mittleren oder unteren Lage. Anders als bei den Kleinversuchen fuehrte der hoehere Fasergehalt von 2,5 Volumenprozent zu deutlich geringeren Schlupfwerten. Die bei den Traegerversuchen gemessenen Uebertragungslaengen lagen zwischen 20 cm und 30 cm. ABSTRACT IN ENGLISH: Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is an appropriate construction material for pretensioned girders. To ensure an economic and safe design a detailed knowledge of the behavior of pretensioned strands in the anchorage zone is essential. The dimension of the bond anchorage zone favors the cost-effective design of pretensioned girders, especially when the shear resistance is decisive. However, a minimum concrete cover has to be maintained to avoid splitting cracks in the transmission zone, since they lead to an uncontrolled increase in transfer length and may cause a premature anchorage failure. This paper, which resulted from the priority program SPP 1182 funded by the German Research Foundation, presents the results of investigations on the bond behavior of strands in UHPC. Part 1 deals with the experimental investigations and in part 2 a bond model is derived to design the transfer length. (A)