Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung unter konzentrierten Einzellasten

Abstract

Eine große Anzahl der Fahrbahnplatten von bestehenden Betonbrücken in Europa zeigt nach aktuellen Entwurfsregeln ein rechnerisches Defizit bei der Querkrafttragfähigkeit. Eine bauliche Ertüchtigung ist in den meisten Fällen schwer möglich und sehr teuer. Reale Schadensfälle welche auf ein Querkraftversagen zurückzuführen wären, sind den Autoren nicht bekannt. Dies ist ein Indiz dafür, dass die bestehenden Rechenansätze Reserven aufweisen und das Querkrafttragverhalten von Stahlbetonplatten nicht in ausreichendem Maße verstanden und geklärt ist. Umfangreiche internationale Forschungsaktivitäten zu diesem Thema bestätigen diesen Sachverhalt. Bislang besteht u. a. kein Konsens bezüglich des Nachweisverfahrens (u. a. Querkraft bzw. Durchstanzen), des Nachweisschnitts sowie der Abminderung auflagernaher Einzellasten bei Platten (β‐Faktor). Zur Klärung dieser Fragen wurden 14 Großversuche an auskragenden Stahlbetonplatten (3,25 × 4,5 m, Dicke 0,25 m) ohne Bügelbewehrung sowie umfangreiche numerische Simulationen durchgeführt. Da die rechnerische Querkrafttragfähigkeit von Brückenfahrbahnplatten maßgeblich durch die konzentrierten Radlasten des Lastmodells 1 bestimmt wird, wurden die Versuchskörper durch konzentrierte Blocklasten mit einer Aufstandsfläche von 40 × 40 cm entsprechend dem Lastmodell 1 des Eurocodes 1 [1] bis zum Versagen belastet. Hierbei wurde der Einfluss der Laststellung, der Lastabtrag bei mehreren Blocklasten sowie der Einfluss verschiedener Bewehrungsgehalte auf die Querkrafttragfähigkeit untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass übliche Fahrbahnplatten erheblich größere Tragfähigkeiten aufweisen, als sich nach EC2 [2] rechnerisch ergeben.

Querkrafttragfähigkeit von Carbonbeton‐Plattenbrücken mit C‐förmiger Querkraftbewehrung

“…Während für die Biegebemessung von Carbonbeton mit getränkter textiler Bewehrung inzwischen praxistaugliche Bemessungsmodelle sowie ein Vorschlag für einen Teilsicherheitsbeiwert vorliegen [1][2][3], ist die Querkraft bei diesem innovativen Verbundwerkstoff weiterhin Gegenstand intensiver Forschung [4][5][6][7][8][9]. Die Diskussionen um die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbeton, die vorgeschlagene Änderung des Querkraftbemessungsmodells bei der Überarbeitung des Eurocode 2 [10,11] und die zahlreichen aktuellen Forschungsvorhaben [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21]…”

“…Während für die Biegebemessung von Carbonbeton mit getränkter textiler Bewehrung inzwischen praxistaugliche Bemessungsmodelle sowie ein Vorschlag für einen Teilsicherheitsbeiwert vorliegen , ist die Querkraft bei diesem innovativen Verbundwerkstoff weiterhin Gegenstand intensiver Forschung . Die Diskussionen um die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbeton, die vorgeschlagene Änderung des Querkraftbemessungsmodells bei der Überarbeitung des Eurocode 2 und die zahlreichen aktuellen Forschungsvorhaben zeigen, dass es durchaus noch einige Jahre dauern kann, bis ein ausreichender Wissenstand und Konsens beim Thema Querkraft auch im Carbonbeton erreicht wird. Das Vorhaben C 3 ‐V‐I.14 im Rahmen des C 3 ‐Projekts widmet sich der Querkraftthematik für Carbonbeton grundlegend.…”

Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung unter konzentrierten Einzellasten

“…und ). Hierzu ist anzumerken, dass ein Tastversuch von Rombach & Henze mit ρ l = 0,7 % keine signifikante Traglastreduzierung ergab. Weiterhin müssen die Querkräfte aus den Gleichlasten im Vergleich zu denen aus Blocklasten im relevanten Schnitt gering sein.…”

“…Verschiedene aktuelle Versuchsreihen an Stahlbetonplatten unter konzentrierten Blocklasten (u. a. [5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17]) lieferten Querkrafttragfähigkeiten, die mehr als doppelt so groß sind, wie der zulässige Tragwiderstand nach EC2 [18]. Trotzdem wurde bislang der Querkraftwiderstand von Platten gegenüber Balkentragwerken auch nach intensiver Forschungsarbeit in den letzten Jahren nicht erhöht.…”

“…Im Teil 1 dieses Beitrags wurde eine umfangreiche Versuchsreihe mit 14 auskragenden Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung (im Grundriss 3,25 × 4,50 m 2 , Plattendicke h = 25 cm) vorgestellt, welche am Institut für Massivbau der Technischen Universität Hamburg durchgeführt worden ist. Die Versuchskörper wurden sowohl mit einer als auch mit zwei Blocklasten (Lastfläche 40 × 40 cm 2 ) belastet, wobei die Abstände der Radlasten zur Einspannung variierten.…”