Tragverhalten biege‐ und querkraftbeanspruchter Bauteile aus funktional gradiertem Beton

Abstract Die Gradierung von Betonbauteilen ermöglicht eine Anpassung des Bauteilinneren an das vorherrschende statische oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Durch eine in bis zu drei Raumrichtungen kontinuierlich frei veränderbare Porosität lassen sich maßgeschneiderte Betonbauteile herstellen. Um das Potenzial der neuen Bauweise erschließen zu können, müssen das Tragverhalten untersucht und Bemessungsansätze entwickelt werden. Nachfolgend werden die verwendeten Nachweise und die getroffenen Annahmen zur Auslegung von Bauteilen aus gradiertem Beton beschrieben. Der Einfluss des Gradientenlayouts und der verwendeten Bewehrungsmaterialien auf das Biegetragverhalten wurde in Bauteilversuchen ermittelt. Die Querkrafttragfähigkeit wurde in Abhängigkeit der Schubschlankeit untersucht und der Vergleich zur rechnerischen Tragfähigkeit nach Norm gezogen. Der vorliegende Aufsatz soll somit einen Beitrag zum Verständnis der Besonderheiten im Tragverhalten gradierter Betonbauteile darstellen. Load bearing behaviour of functionally graded concrete components under flexural and shear stress The grading of concrete components enables the adaptation of the internal material distribution according to static demands and requirements related to building physics. Customized elements can be fabricated by changing the concrete porosity continuously in three dimensions. In order to utilize the potential of this new construction method, the load bearing behaviour needs to be investigated and design methods need to be developed. The following describes the analyses and assumptions that were applied for the design of graded concrete elements. The influence of the gradient layout and of the reinforcement type on the flexural load bearing behaviour was determined experimentally. The shear capacity was investigated as a function of the shear slenderness ratio and compared to the design values computed according to the national code. The present article is intended to aid the understanding of the specific characteristics of the load bearing behaviour of functionally graded concrete elements.