Hochfeste Bewehrung SAS 670Eigenschaften, Einsatzgebiete und Anwendungen
57. Forschungskolloquium des DAfStb
16.11.2016
Komplizierter/unmöglicherEinbau der Bewehrung
Arbeitsintensiv
Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 214.12.2016
Herkömmliche Bewehrung BSt 500:
• Günstig
• Gute mechanische Eigenschaften
• Bieg- und schweißbar
• geringe Spannungsrisskorrosionsgefahr
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• DIBt-Zulassung
• Verwendet für die gesamte Konstruktion des Deutschen KKW Isar II
(am Netz seit 1988, app. 2400 MW)
• “Dual-design”: Gewöhnliche Lastfälle: Design Festigkeit = 500 N/mm²
Außergew. Lastfälle: Design Festigkeit = 1100 N/mm²
Reaktorstahl BSt 1100:
HSR (S 670) Anforderungen
Kombiniert Vorteile von normaler Bewehrung und Reaktorstahl:
• Hohe Streck- und Zugfestigkeit
• Gute Verbundeigenschaften
• Bieg- und schweißbar
• Hohe Duktilität
• Kein Spannungsrisskorrosionsrisiko
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Spannstahl
Herkömmliche Bewehrung
Hochfeste Bewehrung
Definition von hochfester Bewehrung
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Anwendungsbereiche
• Bewehrung im Zugbereich (Volle Ausnutzung möglich)
– Normal- und hoch bewehrte Bereiche– Gebrauchstauglichkeit maßgebend (EBSt 500 / ES 670 ≈ 1)
• Bewehrung im Druckbereich (Volle Ausnutzung möglich)
– Normal- und hoch bewehrte Bereiche – Bei Druck: ec2 = -2,0 ‰ (-2,2 ‰) → Erhöhung notwendig!
– Bei Biegedruckbeanspruchung: ecu = -3,5 ‰
• Schubbeanspruchung (Ausnutzung eingeschränkt)
– Schubbewehrung: event. Begrenzung von fywk auf 500 N/mm²
– ohne Schubbewehrung: Begrenzung der Schubschlankheiten
• Außergewöhnliche Lastfälle (Volle Ausnutzung möglich)
– Verringerte Sicherheiten– kein Gebrauchstauglichkeitsnachweis
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Zulassungen SAS 670
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Bewehrungsstäbe bis Ø43mm und C80/95
Druckbewehrung bis Ø63.5mm und C60/75
ETA-13/0840 DIBt Z-1.5-268 DIBt Z-1.1-267
Zubehör: Muffen, Ankerstücke
High Performance Compression Members (HPCM)
Hohe Festigkeit und geringere Kosten
• Hochfeste Bewehrung
• Normalfester Beton
Optimierte Querschnitte
• Geringerer Bewehrungsgrad
• Kleinere Querschnitte / Abmessungen
• Größere Geschoßflächen
• Konstante Stützengeometrien
Einsparungen in
• Bewehrungsmenge
• Lohnkosten
• Betonmenge
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Dimension: 32 x 32 [cm]
Betongüte: C 35/45
Bewehrungsgrad: m = 9%
Stahlgüte: BSt 5004 Ø 322 Ø 40
3000 kN
Dimension: 32 x 32 [cm]
Betongüte: C 35/45
Bewehrungsgrad: m = 3.9%
Stahlgüte: SAS 670 4 Ø 35
Substitution
3000 kN
Dimension: 20 x 20 [cm]
Betongüte: C 35/45
Bewehrungsgrad: m = 17%
Stahlgüte: SAS 6704 Ø 43
Minimierung
3000 kN
Warum hochfeste Bewehrung?
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Warum hochfeste Bewehrung?
2.5 t/Geschoss
Vergleich einer Stütze 1.2m x 1.2m
1.8 t/Geschoss 1.2 t/Geschoss
SAS 670 spart 1.3 tons (52% Reduktion)
gegenüber S 420 je Stütze und Geschoss!
64 Ø 35mm, S 420 48 Ø 35mm, S 550 12 Ø 63mm, SAS 670
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Parameter HSR S 670 EC 2, Duktilitätskl. B
Geometrie
Streckgrenze fyk [N/mm²] 670 < 600
Bruchfestigkeit ftk [N/mm²] 800
k = (ft/fy)k [-] > 1.10 ≥ 1.08
Gleichmaßdehnung euk [%] > 5 ≥ 5
Biegefähigkeit Biege- und Rückbiegetest
Dauerfestigkeit σfat [N/mm²] 150 150
Bez. Rippfenfläche fR [-] > 0.07 > 0.056
Verbundfestigkeit fbk [N/mm²] 7.2 (test) 5.6 (calc – EC 2)
Bewehrungsgrad < 20% < 4%/8%
Stauchung bei fyd 0.291% 0.217% bzw. 0.239%
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Parameter HSR S 670 EC 2, Duktilitätskl. B
Geometrie
Streckgrenze fyk [N/mm²] 670 < 600
Bruchfestigkeit ftk [N/mm²] 800
k = (ft/fy)k [-] > 1.10 ≥ 1.08
Gleichmaßdehnung euk [%] > 5 ≥ 5
Biegefähigkeit Biege- und Rückbiegetest
Dauerfestigkeit σfat [N/mm²] 150 150
Bez. Rippfenfläche fR [-] > 0.07 > 0.056
Verbundfestigkeit fbk [N/mm²] 7.2 (test) 5.6 (calc – EC 2)
Bewehrungsgrad < 20% < 4%/8%
Stauchung bei fyd 0.291% 0.217% bzw. 0.239%
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Tragfähigkeit einer Stütze A = 1m²
14.12.2016 Florian Hude: S 670 - Der neue Weg im Betonbau? 13
Umlagerung für volle Ausnutzung
14.12.2016 Florian Hude: S 670 - Der neue Weg im Betonbau? 14
e
fcd
ec2=2,0‰*)
fyd =583 N/mm²
eyd=2,84‰
fyd =400 N/mm²
+45%
‰92.2000.200
583
S
yd
ydE
fe
c
ckcd
ff
z.B. für C 30/37:
²/205.1
30mmN
ff
c
ckcd
²/58315.1
670mmN
ff
S
yk
yd
ecu2=3,5‰**)
Abhängig von der Betongüte (hier für fck ≤ 50 N/mm²):*) Maximale zentrische Betonstauchung**) Maximale Betonstauchung***) Stauchung zufolge Schwinden und Kriechen
Dec+s***)
s
ecu2=3,5‰ + Dec+s
Silesian Museum, Katowice
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Dimension: Ø 90 [cm]
Betongüte: C 40/50
Stahlgüte: BSt 50054 Ø 40
Bars have to be replaced!
Silesian Museum, Katowice
Dimension: Ø 90 [cm]
Betongüte: C 40/50
Stahlgüte: BSt 50054 Ø 40
NOT all Bars can be replaced!
Dimension: Ø 90 [cm]
Betongüte: C 40/50
Stahlgüte: SAS 67020 Ø 63.5
Bars can easily be installed
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HSR in DeutschlandOpernturm, Tanzende Türme, Taunusturm, 50hertz
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HSR in DeutschlandOpernturm, Tanzende Türme, Taunusturm, 50hertz
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 18
Tanzende Türme, Hamburg
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 19
Tanzende Türme, Hamburg
14.12.2016 20Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude
HSR in USA432 Park Avenue, MoMA, 520 Park Avenue
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HSR in USA432 Park Avenue, MoMA, 520 Park Avenue
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 22
MoMA, New York City
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 23
MoMA, New York City
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 24
MoMA, New York City
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 25
MoMA, New York City
14.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude 26
Zusammenfassung
Eigenschaften
Gewindestahl
Hochfeste Bewehrung ist Bewehrung
Einsatzgebiete
Optimal als Druckbewehrung
Zugbewehrung wenn ULS maßgebend
Anwendungen
Deutschland, USA, Polen, Korea usw.
2714.12.2016 Hochfeste Bewehrung SAS 670 - Florian Hude
Und nun?
Balkenversuche
0
5
10
15
20
0,00 0,05 0,10 0,15
am
[cm
]
relative rib area fR [-]
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,00 0,05 0,10 0,15
wm
[mm
]
relative rib area fR [-]
14.12.2016 Florian Hude: S 670 - Der neue Weg im Betonbau? 28
Rissbreitenberechnung
• Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung
Allgemein τb x = A + C ∙ s x α
König, Tue τb x = 0.310 ∙ fcm ∙ s x 0.30
Eigene Versuche 𝜏𝑏 𝑥 = 0.375 ∙ 𝑓𝑐𝑚 ∙ 𝑠 𝑥 0.27
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Bo
nd
stre
ss [
N/m
m²]
Slip[mm]
test
according paper
according [8]
PO 19
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Bo
nd
stre
ss [
N/m
m²]
Slip [mm]
test
according paper
according [8]
PO 20
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Rissbreitenbeschränkung
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