Zwangsbeanspruchungen und Rissbildung in fugenlosen Kaianlagen aus Stahlbeton

In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Zwangsbeanspruchungen auf das Gebrauchsverhalten von Stahlbetonbauwerken im Hafenbau untersucht. Im Fokus stehen fugenlose Kaikonstruktionen, bei denen Längenänderungen und Längsverschiebungen nicht unbehindert stattfinden können und folglich Zwangsspannungen hervorrufen. Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet ein Berechnungsprogramm nach der Methode der finiten Elemente, welches durch die Implementierung eines gerissenen Scheibenelements für die Berechnung ausgedehnter Stahlbetonbauwerke mit regelmäßigem Rissbild optimiert wurde. Die Berücksichtigung der Risse im Beton erfolgt über einen Ansatz, der zwischen sogenannten „Smeared Crack Modellen“ und Modellen mit eingebauten Diskontinuitäten anzusiedeln ist. Das gerissene Scheibenelement berücksichtigt den zusätzlichen Freiwert Rissbreite an den Knoten und verschmiert die Risse anhand der Elementvariablen Rissabstand und Rissneigung über die Elementlänge und -höhe. Die Bewehrung, die im Scheibenelement als orthogonales Bewehrungsnetz vorgegeben werden kann, wird durch das Zuggurtmodell bei den Elementberechnungen berücksichtigt. Somit wird auch der Einfluss der Verbundwirkung auf die Steifigkeit und die Rissbreiten berücksichtigt. Für die Anwendung des Zuggurtmodells werden die Rissbreiten in der jeweiligen Bewehrungsachse interpoliert und die Verbundschubspannungen sowie die Stahlspannungen im Riss und zwischen den Rissen berechnet.