Tragverhalten von Stahlbetontragwerken ohne Querkraftbewehrung unter Ermüdungsbeanspruchungen

Abstract

Das Tragverhalten von Stahlbetontragwerken ohne Querkraftbewehrung unter Ermüdungsbeanspruchungen wird in der vorliegenden Arbeit untersucht. Ursächlich dafür sind die Einführung neuer Bemessungskonzepte sowie ansteigende Lasten und Lasthäufigkeiten. Diese Umstände betreffen zum Beispiel Massivbrücken. Da sich anhand statistischer Auswertungen vorliegender Versuche Defizite im aktuell gültigen Bemessungskonzept (Eurocode 2) gezeigt haben, sind im Rahmen der Arbeit theoretische, experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt worden. Sie dienen dazu, den Querkraftabtrag besser zu verstehen. Anhand der Ergebnisse kann die Ermüdungsbemessung von Beton unter Querkraftbeanspruchungen nach Eurocode 2, Gl. 6.78 bzw. deren Darstellung in Form eines Goodman Diagramms verifiziert werden, sofern die Querkrafttragfähigkeit bekannt ist. Darüber hinaus können die folgenden Feststellungen getroffen werden: 1. Die Druckzone besitzt den maßgebenden Anteil am Querkraftabtrag von Bauteilen ohne Schubbewehrung; dieser liegt bei mindestens 60 %. 2. Die Versagensmodi, die bereits 1990 von MUTTONI erkannt worden sind, können beobachtet werden, sind aber durch einen weiteren Versagensmechanisms im Auflagerbereich zu ergänzen. 3. Das Ermüdungs-Schädigungsmodell von PFANNER kann genutzt werden, um zyklische Querkräfte mit Hilfe der Finiten Elemente Methode numerisch zu simulieren.

The present paper examines the load bearing characteristics of RC structures without web reinforcement under cyclic loads. New design approaches as well as increasing loads and load frequencies are responsible for it. These circumstances are related to concrete bridges, for example. Statistical evaluations of existing tests have shown deficits in the current design approach (Eurocode 2). Therefore, theoretical, experimental and numerical studies will be conducted within this paper. They are intended to give a better understanding of the load transfer in RC members without web reinforcement. As a result of the studies, the design of concrete to resist fatigue due to shear according to Eurocode 2, Eq. 6.78 as well as the representation by means of a Goodman diagram can be confirmed, if the shear bearing capacity is known. Furthermore, the following conclusions can be drawn: 1. The compression zone is the dominating mechanism of RC elements without shear reinforcement to carry the shear load; its contribution is at least 60 %. 2. The failure mechanism, which have been observed by MUTTONI in 1990, can also be seen in the Hamburg test series. However, there exists another failure mechanism in the area of the support. 3. The fatigue-damage model developed by PFANNER is a helpful tool to simulate the behavior under cyclic shear loads by using the Finite Element Method.