Schalungsbelastung durch Hochleistungsbetone mit fließfähiger Konsistenz

Das Ziel des beantragten Forschungsprojektes war die Entwicklung eines analytischen Verfahrens zur Ermittlung des auf lotrechte Schalungen einwirkenden Frischbetondrucks neuartiger Betone mit fließfähiger Konsistenz. In die Untersuchungen einbezogen wurden fließfähige Rüttelbetone der Konsistenzklassen F5 und F6 sowie Selbstverdichtende Betone. Aufgrund der hohen Komplexizität der Problemstellung arbeiteten im Verbundprojekt Vertreter aus verschiedenen deutschen Forschungseinrichtungen zusammen. Zunächst wurden verschiedene Grundlagenuntersuchungen zum Materialverhalten vorgenommen. Hierzu gehörten die Bestimmung der rheologischen Kenngrößen, des Reibungsverhaltens und der Verformungseigenschaften des fließfähigen Frischbetons. Weiterhin wurden die Erstarrungszeiten der verwendeten Betone ermittelt, da das Ansteif- und Erstarrungsverhalten den Frischbetondruck signifikant beeinflusst. Unter Verwendung einer eigens entwickelten Versuchsapparatur konnte ein Betoniervorgang durch die Erzeugung verschiedener Vertikalspannungszustände in kleinformatigen Materialproben (250x250x250 cbmm) simuliert werden. Es erwies sich, dass bei konstanter Versuchsbedingung (Erschütterung, Schalungshöhe, Schalungssteifigkeit, Wirkungsweise der Betonzusatzmittel) der maximal mögliche horizontale Frischbetondruck näherungsweise linear mit dem Produkt von Betoniergeschwindigkeit und Erstarrungsende des Betons ansteigt. Einen Schwerpunkt des Forschungsvorhabens bildeten umfangreiche Bauteilversuche an hohen lotrechten Wandelementen. Hierbei wurde insbesondere der Einfluss der Frischbetonkonsistenz bzw. der rheologischen Eigenschaften, der Betoniergeschwindigkeit und von Erschütterungen auf den Frischbetondruck analysiert. Erfasst wurden unter anderem der absolute Frischbetondruck, die resultierenden Schalungsverformungen sowie die Ausbreitung von Erschütterungen (Beschleunigungen). Aufbauend auf den Materialversuchen zu den fließfähigen Betonen wurde ein Vorschlag zur analytischen Berechnung des auftretenden Frischbetondrucks auf lotrechte Schalungen erarbeitet. Auf Basis der Modellansätze zum Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen wurden mit Hilfe probabilistischer Verfahren charakteristische Rechenwerte für die Bemessung von Schalung und Rüstung ermittelt. Die Bestimmung der statistischen Kenngrößen der Basisvariablen erfolgte auf Grundlage eigener und veröffentlichter Druckmessungen an hohen Wandbauteilen. Dabei wurden die Ergebnisse aller Forschungspartner einbezogen. Um die in den Berechnungsansätzen zugrunde gelegten Eingangsgröße bei der Bauausführung sicherzustellen, sind geeignete Maßnahmen zur Qualitätssicherung erforderlich. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden daher die Arbeitsprozesse des Teilvorgangs Betonieren analysiert, die Grundlagen für ein Dokumentationssystem geschaffen sowie Hilfsmittel für die Gefährdungsbeurteilung erarbeitet.