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Title
Querkraftversuche an Spannbetonträgern - Diskussion verschiedener Bemessungsansätze / von Thomas Schoberberger
Additional Titles
Shear tests on prestressed concrete beams An evaluation with different design approaches
AuthorSchoberberger, Thomas
Thesis advisorKollegger, Johann
PublishedWien, 2019
Description86 Seiten
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019
Annotation
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Querkraftversuche / Spannbetonträgern / Bemessungsansätze
Keywords (EN)Shear tests / concrete beams
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-120119 Persistent Identifier (URN)
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Querkraftversuche an Spannbetonträgern - Diskussion verschiedener Bemessungsansätze [3.95 mb]
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Abstract (German)

den letzten Jahrzehnten stieg die Verkehrsbelastung auf Österreichs Straßen, einerseits durch einen Anstieg von Fahrzeugen, insbesondere dem Schwerverkehr, und andererseits durch den Ausbau beste-hender Strecken. Tragwerkssanierungen, Verbreiterungen, Umbauten, etc. führen dazu, dass die Trag-fähigkeit der bestehenden Brücken mit der aktuellen Normenlage bewertet werden muss. Rund die Hälfte der Straßenbrücken im hochrangigen Verkehrsnetz (Autobahn und Schnellstraßen) in Österreich wurde mit der Spannbetonmethode gebaut. Bei vielen Bauwerken wurde - im Vergleich zu heute - wenig Bügelbewehrung verwendet. Nachweise zur rechnerischen Querkrafttragfähigkeit stellen dabei eine Herausforderung dar, weil diese nicht immer erfüllt werden können. Der Einfluss der Vorspannung und des Querkraftbewehrungsgrades spielen beim Querkraftnachweis eine große Rolle. Zum Zwecke einer genaueren Beurteilung der Schubtragfähigkeit wird am Institut für Tragkonstruktionen, Fachbereich Be-tonbau, an der Technischen Universität Wien an der Entwicklung eines neuen Berechnungsmodells ge-arbeitet. Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden zwei von T. Huber entwickelte Versuchsreihen zur Verifi-zierung der Annahmen des neuen Modells, dem FSC-Modell, behandelt. Die Serie beinhaltet acht Ver-suche an Spannbetonträgern mit geringen Querkraftbewehrungsgraden. Dabei wird die Beanspruchung von Moment und Querkraft erhöht, bis es zu einem Querkraftversagen kommt. Die erste Versuchsreihe simuliert eine Gleichlast auf die Innenstütze einer vorgespannten Brücke. Im zweiten Versuch wird, durch das Versetzen des Auflagers hinter die Versagensstelle des ersten Versuchs, ein Einfeldträger mit Einzellast getestet. Konkret beschäftigt sich diese Diplomarbeit mit dem zweiten Versuch. Inhalt ist eine umfassende Beschreibung der durchgeführten Versuche und der daraus gewonnenen Ergebnisse. Darüber hinaus werden die Versuchslasten mit den errechneten Schubwiderständen nach aktuellen Normen und neuen Berechnungsmodellen verglichen. Um einen Ausblick auf die praktische Anwendbarkeit zu geben, wird jeweils die ingenieurmäßige (vereinfachte) Variante der Berechnungsmodelle verwendet. Den Ab-schluss dieser Arbeit bilden die Darstellung der Nachrechnungsergebnisse und eine Aufschlüsselung der jeweiligen Traganteile sowie eine Interpretation. Aus dem Vergleich der Versuchsbruchlasten mit den aktuellen Regelwerken zur Nachrechnung wird ersichtlich, dass der Eurocode 2 und der fib Model Code 2010 eine Tendenz zur Unterschätzung der Traglast, besonders bei gering querkraftbewehrten Bauteilen, aufweisen. Grund dafür sind Regeln der Normen, die geringe Querkraftbewehrungsgrade unzureichend berücksichtigen. Beim Eurocode 2 darf entweder der Betonoder der Bügeltraganteil als Querkraftwiderstand angesetzt werden. Beim fib Mo-del Code 2010 darf erst ab Überschreiten eines Mindestquerkraftbewehrungsgrades ein Bügeltraganteil zum Betontraganteil addiert werden. Drei alternative Bemessungsansätze, das vereinfachte FSC-Modell nach P. Huber, das Berechnungsmodell nach Marí sowie das einheitliche Querkraftmodell nach Her-brand, verfolgen andere Lösungsansätze. Eine gemeinsame Basis der Modelle ist, dass es keine Rechen-regeln gibt, die geringe Querkraftbewehrungsgrade außer Acht lassen. Jedes Modell ordnet seine jewei-ligen Widerstandsparameter entweder dem Beton, der Vorspannung oder der Bügelbewehrung als Traganteil zu. Die Summe der einzelnen Anteile bildet den Querkraftwiderstand. Die Nachrechnung zu den Versuchen zeigt, dass mit den alternativen Bemessungsansätzen wesentlich treffendere Vorhersagen zur Bruchlast gemacht werden konnten.

Abstract (English)

Recent decades have seen the traffic on Austrias roads increase through the increase of vehicles, especially heavy transport and through the improvement of existing routes. The resulting circumstances require the carrying capacity of existing bridges to be reviewed in accordance to the current engineering standards. Around half of the bridges used for traffic in Austria are built using the prestressed concrete technique. At the time of construction less stirrup reinforcement was used than is required to todays standards. The verification of calculative shear capacity represents a challenge to that effect, which can-not always be fulfilled. The influence of prestressing and the grade of shear force capacity plays a big role in the case of verification. For the purpose of a more accurate evaluation of the shear capacity the Department for Structural Concrete of the Institute of Structural Engineering of the TU Wien has been working on the development of a new calculation model. In the context of this diploma thesis two test series, planned by T. Huber, are processed to verify the new system, the FSC-model. This series deals with prestressed concrete beams with low shear reinforce-ment. Therefore, the bending moment and the shear force are increased until the beams fail in shear. The first test series simulates a uniformly distributed load on an inner support and the second test series the single load of a single span beam with the support placed behind the failure point of the first trial. This diploma thesis concentrates on the second test series. The content is a comprehensive description of the experiments carried out and their results. In addition, the test loads are compared with the calcu-lated shear resistances according to current standards and new calculation models. In order to give an idea of the practical use the simplified version of the calculation model is used in each case. The con-clusion of this work is the presentation of the calculation results and a breakdown of the respective load ratios as well as an interpretation. From the comparison of the test loads with the rules for recalculation, it can be seen that the Euro-code 2 and the fib Model Code 2010 have a tendency to underestimate the load, especially with weak shear reinforced components. The reason therefor are rules of the standards that insufficiently consider a low shear reinforcement. For Eurocode 2, either the concrete or the reinforcement load capacity may be used as a shear force resistance. In the case of the fib Model Code 2010, an addition is only allowed after exceeding a minimum reinforcement ratio. Three alternative design models, the simplified FSC model, the Mari calculation model and the unified cross force model, follow other approaches. A mutual basis is that there are no calculation rules which do not consider low shear reinforcements. Every model assigns different ratios of the shear resistance to the concrete, the shear reinforcement, or the prestress-ing. The recalculation of the experiments shows, that they make much more accurate predictions of the ultimate load.

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