Titelaufnahme

Titel
Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbauteilen mit aufgebogenen Längsstäben / von Stephan Fasching
Weitere Titel
Shear strength of reinforced concrete elements with bent-up bars
VerfasserFasching, Stephan
Begutachter / BegutachterinKollegger, Johann ; Huber, Patrick ; Huber, Tobias
ErschienenWien 2016
UmfangV, 120 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Univ., Diplomarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Stahlbetonbauteilen
Schlagwörter (EN)reinforced concrete elements
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-7746 Persistent Identifier (URN)
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Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbauteilen mit aufgebogenen Längsstäben [73.36 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Stahlbeton wird seit über 100 Jahren im Ingenieurbau eingesetzt. Seine noch immer andauernde Blütezeit im Eisenbahnbrückenbau hatte der Bausto in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts. Während dieses Zeitraums wurde bei einachsig gespannten Plattenbrücken eine Bauweise sehr häug eingesetzt, bei der Stäbe der Längsbewehrung zur Schubverstärkung aufgebogen wurden. Wegen der groÿen Dauerhaftigkeit des Baustoes Stahlbeton sind die meisten dieser Bauwerke heute noch im Bestand zu nden und somit auch zu erhalten. Wird bei einem dieser Bauwerke ein Umbau bzw. eine Nutzungsänderung durchgeführt, so kann eine Neubeurteilung der Tragfähigkeit mit aktuellem Normenstand notwendig werden. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklung der Normen, vor allem im Bereich der Schubtragfähigkeit, ist der Nachweis der Querkrafttragfähigkeit sehr oft das maÿgebende Kriterium. Da die aktuellen Normen keine exakten Ansätze für die Beurteilung der Tragfähigkeit von aufgebogenen Längsstäben beinhalten und Nachrechnungen deshalb oft zu Verstärkungen führen, wird in dieser Arbeit das Tragverhalten solcher Strukturen genauer untersucht. Aus diesem Grund wird zu Beginn der Arbeit das generelle Querkrafttragverhalten beschrieben. Anschlieÿend werden neben der historischen Entwicklung der Normen auch theoretische und experimentelle Forschungsarbeiten zu diesem Thema vorgestellt. Den Kern der Arbeit stellen zwei Versuchsserien an Schubbalken dar. Serie A beinhaltet sieben Stahlbetonträger mit einer Länge von 6,50 Metern, wobei die Position und Anzahl der aufgebogenen Längsstäbe wie auch der Ort der Lasteinleitung variiert wurden. Serie B dient der Voruntersuchung eines anderen Forschungsprojektes. Bei dem Projekt werden zwei Stahlbeton- Plattenbrücken in diesem Jahr dynamisch getestet und im kommenden Jahr statisch zu Bruch belastet. Die beiden identischen Balken stellen einen Ausschnitt einer solchen Platte dar. Sie haben eine Länge von 8,50 Metern. Es wurden ebenfalls die Position und Anzahl der aufgebogenen Längsstäbe variiert. Jeder Balken wurde mit einer beziehungsweise zwei Einzellasten belastet. In der Diplomarbeit werden die Konzeption und Herstellung der Probekörper wie auch die Versuche im Detail beschrieben. Anschlieÿend werden die Ergebnisse der Experimente präsentiert. Diese werden mit den rechnerischen Traglasten nach Eurocode 2, b Model Code 2010, Modellen aus der Literatur, Stabwerkmodellen und Nichtlinearer Finite Elemente Methode verglichen. Dabei stellt sich heraus, dass keine der Nachrechnungsmethoden die Traglast mit ausreichender Genauigkeit abbildet, die Ergebnisse laut Eurocode jedoch am nähesten an der tatsächlichen Traglast und auch auf der sicheren Seite liegen. Für den Tragfähigkeitsnachweis bestehender Eisenbahnbrücken wird deshalb empfohlen, die Querkraftdeckung der analysierten Struktur zu betrachten. Dafür wird der Wirkungsbereich der aufgebogenen Stäbe gemäÿ der 1969 erschienenen ÖNORM B4200-8 angenommen. Im Wirkungsbereich der aufgebogenen Längsstäbe kann der Tragwiderstand der Schrägstäbe angesetzt werden. Im Bereich, in dem die aufgebogenen Stäbe nicht mehr wirken, kann der Betontraganteil nach Eurocode 2 angesetzt werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Reinforced concrete has been used for more than 100 years in structural engineering. This material has a still continuing time of prosperity which started in the second half of the last century. During this period a special type of reinforcement has been used very often for one way slab bridges. The special charactersitic of this reinforcement layout is the fact that some bars of the longitudinal exural reinforcement are bent up near the support of the slab to strengthen the shear capacity. Because of their durability most of those structures made from reinforced concrete are still in use and need to be maintained too. In case of renovation or the change of use, the loading capacity has to be analysed according to current standards. Due to the development of codes, especially in the eld of shear capacity, the check at ultimate limit state in shear is crucial very often. As current codes do not oer clear concepts for evaluating the capacity of structures with inclined bars as shear reinforcement, many of them have to be strengthened with expensive measures. Because of that, investigations on the load bearing behaviour of those structures are carried out in this thesis. For this, the general shear behaviour is described rst. After that historical developments of codes as well as theoretical and experimental research papers on this topic are presented. The core of this thesis is represented by two dierent test series with slab strips. Series A includes seven beams with a length of 6.50 metres. The investigated parameters are the position and number of bent-up bars and the point of introducing the load. Series B consists of two beams and is conceptualized as a pre investigation for another research project. In this project two slabs are tested dynamically this year and will be loaded up to failure, statically next year. Each of the two identical beams was designed as a cut out of those slabs. They are 8.50 metres in length and the position of the bent up bars as well as the loading were the investigated parameters. In this thesis the conception and production of the specimens, as well as the experiments are described in detail. After that the results of the tests are presented. They are compared to the calculated maximum loads with models of Eurocode 2, b Model Code 2010, models from literature, strut and tie models and non linear nite element analysis. The comparison of those results showed no good agreement between the tests and the calculated ultimate loads. Nevertheless, the results calculated with the model of Eurocode 2 are the closest to the experimentally measured loads. Because of that, it is recommended to work with the envelop line of shear resistance of the analysed structure. The sphere of action of the bent-up bars is assumed as shown in ÖNORM B4200-8. In this area, the load bearing capacity can be calculated with the ultimate strength of the bent up bars. For all other areas, the load bearing capacity can be calculated with the contribution of the concrete according to Eurocode 2 only.