Einfluss von Erschütterungen von jungem Beton auf die Eigenschaften und das Tragverhalten der Bauteile

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: BGT_20_06A_03
• Projekttitel Englisch: The influence of vibrations in fresh concrete on the characteristics and load-bearing behaviour of structural elements

Schlüsselwörter (Deutsch)

Erschütterungen auf jungen Beton; Betonierarbeiten unter Verkehr; Optimierung und Eignungstests von Betonrezepturen; dynamische Modellierung viskoser Flüssigkeiten

Schlüsselwörter (Englisch)

Vibrations in fresh concrete; concrete work under traffic; optimisation and performance of concrete compositions; dynamic modelling of viscous fluids

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Erschütterungen können jungen Beton, d.h. Beton in der Erhärtungsphase, nachhaltig schädigen und z.B. Gefügestörungen, Festigkeitsverringerungen, Verbundstörungen und Risse verursachen. Die Ursachen von Erschütterungen sind vielseitig: Strassen- und Bahnverkehr, Maschinen und Baugeräte aller Art oder Sprengungen. Zum Einfluss von Erschütterungen auf den jungen Beton gibt es keine von mehreren Ländern anerkannte Normen oder Vorschriften. Aus verschiedenen Erschütterungsmessungen an Bauten und Brücken ging hervor, dass durchaus Schwinggeschwindigkeiten auftreten, welche jungen Beton erheblich schädigen können. Ein grundlegendes mechanisch-physikalisches Verständnis der Interaktionen zwischen Erschütterungen, den Eigenschaften des Betons und dem Ort sowie der Art der Verwendung in einem Bauwerk fehlt bisher. International anerkannte Grenzwerte dazu gibt es nicht. Das Projekt wird in folgende Arbeitspakete (AP) eingeteilt:
AP1: Darstellung des internationalen Stands des Wissens.
AP2: Exemplarische, vereinfachte dynamische Modellierung, wobei der frische Beton als viskose Flüssigkeit beschrieben wird. Aus den Simulationsergebnissen lassen sich die Beanspruchungen auf den frischen Beton einerseits und auf die Grenzflächen anderseits bestimmen. Daraus sollen a) kritische Situationen aufgezeigt und b) Hinweise für experimentelle Versuchsanordnungen gewonnen werden und c) Empfehlungen für Massnahmen auf der Beton- und Bauwerksseite gemacht werden können.
AP3: Erarbeitung des Forschungsberichts.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Vibrations may cause lasting damage to fresh concrete during the hardening phase and possibly lead to microstructure defects, a strength reduction, bond disturbances and cracks. Vibrations are caused by a wide variety of actions such as road and/or rail traffic, machinery, construction equipment of all kinds, or blasting. There are currently no widely recognised standards or regulations on the influence of vibrations on fresh concrete. In various vibration measurements on buildings and bridges it has been shown that vibration velocities do occur, which may cause considerable damage to fresh concrete. A fundamental physical-mechanical understanding of the interactions between vibrations, the concrete properties as well as the location and type of use in a structure is still outstanding. Internationally recognised limit values for such actions have not been defined. The project is structured into the following work packages (WP):
WP1: Presentation of the state of the art in an international context.
WP2: Illustrative, simplified dynamic modelling, wherein the fresh concrete is characterised as a viscous fluid. The simulations will enable a quantification of the resulting stresses acting on the fresh concrete as well as at the interface areas. In this way (a) critical situations could be identified and (b) suitable experimental test setups can be derived and (c) recommendations for measures on the material and on the structural level can be formulated.
WP3: Preparation of the research report.

Projektziele (Deutsch)

Mit der Forschungsarbeit soll mittelfristig eine relevante Lücke in der Projektierung von Erhaltungs- bzw. Verstärkungsarbeiten mit Betonieren unter Verkehr geschlossen werden, indem die Basis zur Festlegung der Stossrichtungen für weitere notwendige Forschungsarbeiten erarbeitet werden soll. Damit soll mittelfristig die Planungsunsicherheit deutlich reduziert werden.
Nutzniesser des Forschungsprojektes sind die institutionellen Bauherren und Planer von Erhaltungs-und/oder Verstärkungsmassnahmen von Stahlbetontragwerken sowie auch Forschungs- und Entwicklungsstellen, welche sich mit der Optimierung und mit Eignungstest von Betonrezepturen für diese speziellen Anwendungen auseinandersetzen.

Projektziele (Englisch)

The study aims to address a relevant mid-term deficit in the design of structural maintenance and strengthening measures involving concrete work under traffic conditions through the development of a basis for defining priorities for further research. In this way, a significant mid-term reduction in planning uncertainty could be achieved.
The beneficiaries of the research project are the institutional building owners and planners of structural maintenance and/or strengthening measures of reinforced concrete structures, as well as research and development centres involved in the optimisation and suitability testing of concrete compositions for such special applications.