Schubrissneigung und Querkrafttragverhalten vorgespannter Biegeträger aus stahlfaserverstärktem Ultrahochleistungsbeton

Forschungsschwerpunkt

Bemessen und Konstruieren mit Ultrahochleistungsbeton (UHPC), Querkrafttragverhalten von Stahlbetonbauteilen

Bearbeiter

Kevin Metje, M.Sc.

Projektbeschreibung

Anders als für Stahlbetonbauteile mit Querkraftbewehrung existiert für Bauteile ohne Querkraftbewehrung bis heute kein allgemein anerkanntes Modell, mit dem die Tragmechanismen bei Querkraftbeanspruchung mechanisch konsistent erfasst werden können. Ein Vergleich verschiedener Ansätze und Modellvorstellungen zeigt, dass die Traganteile der ungerissenen Betondruckzone, aus Rissverzahnung bzw. Rissreibung sowie aus Dübelwirkung der Längsbewehrung unterschiedlich interpretiert und gewichtet werden.

Bei stahlfaserverstärkten Biegeträgern kommt ein Traganteil der Fasern hinzu, der bei Bauteilen aus UHPC eine Vervielfachung der Querkrafttragfähigkeit gegenüber einem faserfreien Bauteil bewirken kann. Dabei bestimmt der Neigungswinkel des schrägen Schubrisses dessen Länge und damit maßgeblich die Größe des Traganteils der im Schubriss aktivierten Fasern.

Ergebnis bisheriger Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten stahlfaserverstärkter Biegeträger sind an Einzelfällen empirisch kalibrierte Ingenieurmodelle. In Bezug auf die Entstehung und Entwicklung des kritischen Schubrisses, die Wirkungsweise der Fasern in diesem Riss sowie die Interaktion mit den weiteren Tragmechanismen sind diese Modelle jedoch physikalisch wenig belastbar.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden der Einfluss des Fasergehalts und der Einfluss einer Längsdruckkraft (Vorspannung) auf die Neigung des Biegeschubrisses und die Querkrafttragfähigkeit stahlfaserverstärkter Biegeträger aus UHPC experimentell und numerisch untersucht. Ziel ist die Identifizierung der für die Schubrissbildung und -entwicklung verantwortlichen Mechanismen sowie der Gewinn von Erkenntnissen bezüglich des Zusammenwirkens der unterschiedlichen Tragmechanismen.

Publikationen

METJE, K.; LÜTTICKE, S.; LEUTBECHER, T., 2024. Statistical Evaluation of UHPFRC Shear Verification Methods. In: FEHLING, E.; MIDDENDORF, B.; THIEMICKE, J., eds. Proceedings of HiPerMat 2024, 6th International Symposium on Ultra-High Performance Concrete and High Performance Construction Materials. Kassel, March 6-8, 2024. Kassel: kassel university press, pp. 141-144. Structural Materials and Engineering Series, Vol. 40. ISBN 978-3-7376-1159-6
Download

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2023. Verification of the shear resistance of UHPFRC beams - Design method for the German DAfStb Guideline and database evaluation. Engineering Structures. 277, 115439. ISSN 0141-0296. doi:10.1016/j.engstruct.2022.115439
Appendix A. Supplementary Data 1. UHPC and UHPFRC Shear Data Base

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2022. Querkrafttragverhalten stahlfaserverstärkter UHFB-Biegeträger mit Kompaktquerschnitt. Beton- und Stahlbetonbau. 117(10), 812-825. ISSN 0005-9900. doi:10.1002/best.202200046

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2022. Zur Querkraftbemessung von Biegeträgern aus stahlfaserverstärktem ultrahochfesten Beton – Teil 2: Datenbankauswertung und Überprüfung des Bemessungsansatzes/Design of ultra-high performance fibre-reinforced concrete girders subjected to shear – Part 2: database evaluation and review of design approach. Bauingenieur. 97(4), 122-130. ISSN 0005-6650. doi:10.37544/0005-6650-2022-04-66 

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2022. Zur Querkraftbemessung von Biegeträgern aus stahlfaserverstärktem ultrahochfesten Beton – Teil 1: Bemessungsansatz und Datenbank/Design of ultra-high performance fibre-reinforced concrete girders subjected to shear – Part 1: design approach and database. Bauingenieur. 97(3), 83-90-12. ISSN 0005-6650. doi:10.37544/0005-6650-2022-03-67 

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2021. Experimental investigations on the shear bearing behavior of prestressed ultra-high performance fiber-reinforced concrete beams with compact cross-section. Structural Concrete. 22(6), 3746-3762. ISSN 1464-4177. doi:10.1002/suco.202100337
Supporting Information: Data S1. A: Shear tests / B: Time-dependent deformation and loss of prestress

METJE, K.; LEUTBECHER, T., 2020. Experimental investigations on the shear bearing capacity of UHPFRC beams with compact cross-section. In: MIDDENDORF, B.; FEHLING, E.; WETZEL, A., eds. Proceedings of HiPerMat 2020, 5th International Symposium on Ultra-High Performance Concrete and High Performance Construction Materials. Kassel, March 11-13, 2020. Kassel: kassel university press, pp. 9-10. Structural Materials and Engineering Series, Vol. 32. ISBN 978-3-7376-0828-2
Download