Jonas Cramer, M.Sc.
Lokale Betrachtungen zur Rissbreitenentwicklung unter Betriebsbeanspruchungen
Eine Vermeidung von Rissen ist im Stahlbetonbau in der Regel weder möglich noch sinnvoll. Um im Stahlbetonbau den Korrosionsschutz der Bewehrung, die Dichtigkeit und ein gutes Erscheinungsbild zu gewährleisten, müssen auftretende Rissbreiten allerdings auf ein gewisses Maß begrenzt werden. Für eine wirklichkeitsnahe rechnerische Ermittlung der Rissbreiten sind eine Vielzahl von Einflussparametern zu berücksichtigen. Insbesondere zeitabhängige Effekte, die sich auch infolge wechselnder Belastungszustände während der Lebensdauer eines Bauteils und des nichtlinearen Materialverhaltens (z. B. Verbundkriechen, Betonkriechen und Betonschwinden) ergeben, sind zu erfassen.
Innerhalb des Forschungsvorhabens soll die Rissbreite unter Berücksichtigung von Langzeiteffekten modelltheoretisch, experimentell und numerisch untersucht werden. Hierfür soll besonders der lastpfadabhängige Schlupf zwischen der Bewehrung und dem umliegenden Beton, die innere Betonrissbildung im Bereich der Bewehrung (Sekundärrisse bzw. Goto-Risse) und die Rissaufweitung der Primärrisse von der Bewehrung zur Bauteiloberfläche berücksichtigt werden. Ziel der geplanten Untersuchungen ist die Quantifizierung lokaler Schädigungseffekte und deren Berücksichtigung bei der Ermittlung von Rissbreiten. Von den Ergebnissen werden wichtige Erkenntnisse zur Berücksichtigung von bisher nur global oder vereinfacht erfassten Effekten sowie zum Einfluss von Beanspruchungsänderungen während der Nutzungsdauer (Lastpfadabhängigkeit) bei der rechnerischen Ermittlung von Rissbreiten erwartet.
Publikationen im Rahmen des GRK:
Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften mit review:
J. Cramer and M. Empelmann. Einfluss des Schwindens auf Rissbreiten unter Lastbeanspruchung in Stahlbetonbauteilen. Beton- und Stahlbetonbau 116, Early View, 2021. https://doi.org/10.1002/best.202100043
J. Cramer and M. Empelmann. Statistische Verteilung von Rissabständen und Rissbreiten in Stahlbetonbauteilen. Beton- und Stahlbetonbau 116, Early View, 2021. https://doi.org/10.1002/best.202100045
J. Cramer, S. Javidmehr and M. Empelmann. Simulation of Crack Propagation in Reinforced Concrete Elements. Applied Sciences 11, no. 2, 785, 2021. https://doi.org/10.3390/app11020785 (open access)
M. Empelmann, V. Oettel and J. Cramer. Berechnung der Rissbreite von mit Stahlfasern und Betonstahl bewehrten Betonbauteilen. Beton- und Stahlbetonbau 115, Heft 2, S. 136-145, 2020. https://doi.org/10.1002/best.201900065
M. Empelmann and J. Cramer. Modell zur Beschreibung der zeitabhängigen Rissbreitenentwicklung in Stahlbetonbauteilen. Beton- und Stahlbetonbau 114, Heft 5, S. 327-336, 2019.
Konferenzbeiträge mit Veröffentlichung:
M. Empelmann and J. Cramer. Besondere Aspekte bei der Rissbreitenberechnung - Empfehlungen für die Praxis. Betonwerk + Fertigteil-Technik (BFT) International (2019), Heft 2, S. 87.
M. Empelmann, V. Oettel and J. Cramer. Crack widths in steel fibre concrete members with conventional reinforcement. Derkowski, W. et al. (Ed.): Proceedings of the fib Symposium 2019, S. 335-342, Krakau (Polen), 27.-29.05.2019.
M. Empelmann and J. Cramer. Time-dependent development of crack widths in reinforced concrete structures. Derkowski, W. et al. (Ed.): Proceedings of the fib Symposium 2019, S. 621-628, , Krakau (Polen), 27.-29.05.2019.
weiterführende Literatur:
M. Empelmann and J. Cramer. Rissbreiten an biegebeanspruchten Bauteilen. Beton- und Stahlbetonbau 113, Heft 4, S. 291-297, 2018.
M. Empelmann, O. Fischer, J. Cramer and M. Henke. Bauteile unter Normalkraft nach Theorie II. Ordnung. DAfStb-Heft 630 - Bemessung nach DIN EN 1992 in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit, S. 61-86, Beuth Verlag, Berlin, 2018.
M. Empelmann and J. Cramer. Begrenzung der Rissbreiten. DAfStb-Heft 630 - Bemessung nach DIN EN 1992 in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit, S. 87-103, Beuth Verlag, Berlin, 2018.
J. Schnell, M. Empelmann, V. Oettel and J. Cramer. Praxisgerechtes Konstruieren und Bewehren am Beispiel. Stahlbetonbau - Beispiele aus Bemessung, Konstruktion, Planung und Ausführung, Berlin: Beuth Verlag, 2016.
M. Empelmann and W. Krakowski. Erweitertes Modell zur Berechnung der Rissbreite. Beton- und Stahlbetonbau 110, Heft 7, S. 458-467, 2015.
M. Empelmann. Zum nichtlinearen Trag- und Verformungsverhalten von Stabtragwerken aus Konstruktionsbeton unter besonderer Berücksichtigung von Betriebsbeanspruchungen. Institut für Massivbau, RWTH Aachen, Heft 2, 1995.