Weiße Wanne Konstruktion und Rissbreitenbeschränkung UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Inhalt Allgemein Hinweise für konstruktive Bildung Betontechnologische Aspekte zulässige Rissbreite Begrenzung der Rissbreite UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Ziel: Funktionstüchtigkeit der Tiefgeschosse dauerhaft sicherstellen Nutzungsklassen A: keine Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig B: Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Lösungsmöglichkeiten • Schwarze Abdichtung Die Dichtheit der Konstruktion wird durch zusätzliche Abdichtung sichergestellt. DIN 18195 T. 7 bzw. T. 9 • Ausführung als Weiße Wanne Konstruktionsbeton übernimmt gleichzeitig die Abdichtungsfunktion DAfStb - Richtlinie UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Vor- und Nachteil der schwarzen Abdichtung • Bei aggressivem Baugrund gegen Beton anwendbar • größere Rissbewegung möglich • geringe Anforderungen an Beton und Rissbreite • nicht bei allen Gründungsarten verwendbar • hohe Kosten • Herstellung sehr empfindlich gegenüber Witterung • schwierige Ortung von Leckstellen UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Besonderheiten • Beton ist ein poröser Baustoff und hat geringe Zugfestigkeit • Wegen der hohen Steifigkeit ist Betonkonstruktion empfindlich gegen Zwangbeanspruchung Anforderungen • • Hohe Anforderung an Beton • Begrenzung der Rissbreite Reduzierung der Zwangbeanspruchung durch konstruktive Maßnahmen und Betontechnologie UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Anforderungen Beton: WU-Beton • Wassereindringwiderstand nach DIN 12390-8 e 50 mm • • • • • • Konsistenzklasse F3 (weiche Konsistenz) geringe Wärmeentwicklung (CEM II, CEM III) Frischbetontemperatur nicht größer als 25 °C möglichst geringer Zementleimgehalt Größtkorndurchmesser in Abhängig von Bauteildicke wählen Anschlussmischung mit kleinem Korndurchmesser verwenden UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Bauteildicke Bauteil Wände Bodenplatte Beanspruchungsklasse Ortbeton Ausführungsart Elementwände Fertigteile 1 24 24 20 2 20 20 10 1 25 20 2 15 10 Beanspruchungsklasse 1: Drückendes und nicht drückendes Wasser und zeitweise aufstauendes Sicherwasser Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Konstruktionsprinzipien • • • • • • • • klare, einfache und eindeutige Lastabtragung Zwängungsarme Lagerungen Trennrisse sollten möglichst vermeiden Anordnung von Fugen bei großen Verformungsunterschieden Planen von Sollbruchstellen Einhaltung von Mindestdruckzonedicke bei Biegerissen Begrenzung der Rissbereite bei Trenn- und Biegerissen Vermeidung von hoher Bewehrungskonzentration UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Betontechnologie • • • • • • möglichst Arbeitsfugen vermeiden guter Verbund zwischen altem und neuem Beton ausreichende Verdichtung Lagenweise Bauen jede Lage nicht größer als 50 cm ausreichende Nachbehandlung Temperaturunterschied zwischen Innen und Rand nicht größer als 15°C UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Weiße Wanne Begrenzung der Rissbreite dw hw hB Druckgradient hw/dw wk [mm] 10 0,2 10- 15 0,15 >15- 25 0,1 Gilt nur für Rissbewegung bis 0,1w und keine aggressive Böden bzw. Wasser dB (pH<4,5 oder 40mg CO2/l) UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Einzelriss As s c s (x) c (x) x l es s r ,max 2 l es 2 l es s As ds sm u s 3,6 f ct ,eff sm 1,8 f ct ,eff mit sm s s cm 0,4 c,max c,max 0,6 c,max 0,4 s s UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Abgeschlossene Rissbildung • überall entlang des Bauteils s c • Nicht die gesamte Zugzone beteiligt sich am Rissbildungsprozess, sondern nur ein Teil Ac,eff • Die Betondehnung kann maximal die Rissdehnung fctm/Ec sein Modellvorstellung zur Ermittlung des Rissabstandes erforderlich UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Effektive Betonzugfläche A c,eff UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Abgeschlossene Rissbildung As s c s (x) f ctm Ec c (x) l es sr ,max 2 l es 2 s x l es Ac,eff f ct,eff ds sm u s 3,6 s ,eff sm cm s 0,6 s ,eff A c,eff fctm Es As f ct ,eff 1 e s,eff s s,eff s ; sm 1,8 f ct ,eff , e s / Ec c,eff UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Zusammenführung beider Risszustände • Maximaler Rissabstand sr ,max ds s ds 3,6 eff 3,6 f ct,eff • Mittlere Dehnungsdifferenz fct,eff s sm cm 0,4 (1 e eff ) 0,6 s Es Es eff Es • Rechnerische Rissbreite wk sr ,max sm cm UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Grenzstabdurchmesser s ds s wk s r ,max sm cm 0,6 3,6 f ct ,eff s 2 s ds wk 6 s f ct,eff d s 6 wk s f ct,eff s2 Annahmen: • Einzelriss • maßgebende Einwirkungskombination ist quasi-ständige Einwirkungen UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Stabdurchmesser und Stahlspannung max. Stabdurchmesser d s [mm] 60 50 40 wk = 0,4 mm 30 0,3 0,2 20 10 0 100 200 300 400 500 Stahlspannung s [MN/m²] Annahme: f ct ,eff 3,0 MN / m 2 UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Grenzdurchmesser – abgeschlossene Rissbildung 2 Ac,eff f ct,eff Fs c,eff f ct ,eff wk 0,4 1 e s ,eff sm u s s s As Es 1 e s,eff 1,0 Fcr c ,eff f ct ,eff 2 Fcr d s wk 4 sm s wk F Fcr s 0 ,4 s s s s Fcr d s Fs 0 ,4 Fcr 2 2 sm s s UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Grenzdurchmesser – abgeschlossene Rissbildung Grenzdurchmesser sd[mm] 100 80 w k = 0,4 mm 60 0,3 mm 0,2 mm 40 0,1 mm 20 0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Verhältnis Fcr / F s [--] UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 1,0 Grenzdurchmesser – abgeschlossene Rissbildung 2 2 wk As s sm ds Fcr Fs 0,4 Fcr As Fs s sm 1,8 f ct ,eff ds 3,6 wk s f ct ,eff 0,6 s 2 0,6 Fs 2 Fcr Fs 0,4 Fcr Fcr / Fs 0 d s d s ,Einzelriß UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Fs 1,67 Fcr Hochbaukonstruktion SS 2004 Grenzdurchmesser – abgeschlossene Rissbildung Fcr c ,eff f ctm 2,5 h d b f ct ,eff fct ,eff s s d s d s ,Tabelle d s ,Tabelle 4 h d b fcto fct,o erforderliche Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite Fcr d s Fs 0,4 Fcr s 2 sm s wk UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Zwangbeanspruchung • Begrenzung der von Stahl aufzunehmenden Kraft auf die Rissschnittgröße des Querschnitts MZwang = MRiss NZwang = NRiss • Reduzierung der Bewehrung möglich, wenn Zwangschnittgröße kleiner als Rissschnittgröße • keine wesentliche Unterscheidung zwischen Rissbildung infolge Zwangs- bzw. infolge Lasteinwirkung UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Zwangbeanspruchung s k c k f ct ,eff ct / s c k c 0,4 1 k1 f ct ,eff 1 h 300 mm k 00 ,,85 für für h 800 mm ct : Zugfläche des Querschnitts bzw. Teilquerschnitts infolge der Rissschnittgröße am Gesamtquerschnitt f ct ,eff : wirksame Zugfestigkeit des Betons zum Zeitpunkt der Rissbildung s : zulässige Stahlspannung in Abhängigkeit von Stabdurchmesser und Rissbreite UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Zwangbeanspruchung – Modell zur Ermittlung von kc - Po Po h6 h h Fs = 0 h oder 30 cm 3 + fctm bis h = 1 m: h/3 maßgebend h > 1 m: 0,3 m maßgebend UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004 Zwangbeanspruchung – Beiwert k c (h1m) kc 1,0 0,4 - 1,5 1,0 UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue c / f ct ,eff Hochbaukonstruktion SS 2004 Zwangbeanspruchung • Modifizierung des Stabdurchmessers f ct,eff kc k ht f ct,eff d s d s ,Tabelle d s ,Tabelle 4 ( d h) fct ,o f cto • Modifizierung der Stahlspannung d s ,Tabelle s s ,Tabelle ds • Modifizierung für andere Rissbreite s s ,Tabelle wk wk ,Tabelle UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Prof. Dr.-Ing.habil. Nguyen Viet Tue Hochbaukonstruktion SS 2004
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