Please use this identifier to cite or link to this item: https://doi.org/10.15480/882.2270
Fulltext available Open Access
Title: Querkrafttragverhalten von Stahlbeton-Fahrbahnplatten
Language: German
Authors: Henze, Lukas 
Keywords: Querkraft;Tragfähigkeit;Bemessung;Stahlbeton;Platte;konzentrierte Last;Einzellasten
Issue Date: 2019
Publisher: Shaker Verlag
Part of Series: Schriftenreihe des Instituts für Massivbau der TUHH 
Volume number: 18
Abstract (german): Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Tragverhalten von Stahlbeton-Fahrbahnplatten. Der Schwerpunkt liegt auf dem Lastabtrag von konzentrierten Einzel- bzw. Blocklasten, wie sie bei Brückenbauwerken in Form von Radlasten auftreten. Die gewonnenen Erkenntnisse können aber auch ohne weiteres auf allgemeine Fälle von konzentrierten Blocklasten auf Stahlbetonplatten übertragen werden. Im Zuge der bisherigen Forschungstätigkeit zur Querkrafttragfähigkeit von Stahlbeton-Fahrbahnplatten konnte wiederholt festgestellt werden, dass die Querkrafttragfähigkeit der Platten unter Einzellasten höher ist, als der rechnerischeWiderstand nach aktuellen Bemessungsregeln erwarten lässt. Trotzdem konnte bisher kein erhöhter Tragwiderstand abgeleitet werden. Diese Diskrepanz soll durch die vorliegende Arbeit behoben werden. Nach einem Überblick über den Stand des Forschungsgebietes werden zunächst der Forschungsbedarf und offene Fragestellungen abgeleitet. Anhand von eigenen Großmodellversuchen an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) kann direkt eine Vielzahl dieser offenen Fragen aus den vorhergehenden Forschungsarbeiten beantwortet werden. Unter anderem kann der Einfluss des direkten Lastabtrags von Einzellasten bei Platten quantifiziert werden. Ergänzend werden Material-nichtlineare FE-Simulationen durchgeführt, um den Lastabtrag der Platten vertieft zu erforschen. Die Berechnungen werden mit realen Messwerten validiert. Es lässt sich zeigen, dass der übliche ortsfeste Schnitt im Auflagerbereich zur Bestimmung der Beanspruchung von Platten unter Einzellasten nicht sinnvoll ist. Der Ort des Versagens liegt im Bereich der Lasteinleitung der Einzellasten. Hier sollten auch die maßgebenden Querkräfte bestimmt werden. Diese sind aber um ein Vielfaches höher als die Querkräfte am Auflager der Platte. Ein praxisnahes Vorgehen zur Ermittlung der Beanspruchung aus konzentrierten Einzellasten aus linear-elastischen FE-Berechnungen wird gezeigt und ein Ansatz zur Berücksichtigung der erhöhten Tragfähigkeit für Stahlbetonplattentragwerke auf Grundlage der aktuellen Bemessungsgleichung nach EC2 vorgeschlagen. Es ergibt sich eine mögliche Steigerung der rechnerischen Querkrafttragfähigkeit für Plattentragwerke um ca. 50 %. Das erforderliche Sicherheitsniveau bei diesem modifizierten Nachweis der Querkrafttragfähigkeit wird mit Hilfe einer statistischen Datenbankanalyse von ausgewählten Plattenversuchen nachgewiesen. Es wird erläutert, wie der direkte Lastabtrag von auflagernahen konzentrierten Lasten phänomenologisch funktioniert und wie der Versagensmechanismus der Platten unter Einzellasten mit dem Durchstanzen zusammenhängt. Abschließend kann aus den gewonnen neuen Erkenntnissen abgeleitet werden, wie der Anteil der geneigten Druckstrebe aus Biegung Vccd bei gevouteten Platten beurteilt werden sollte.
Abstract (english): The present work deals with the load-bearing behavior of reinforced concrete slabs. The focus is on the load transfer of concentrated single or block loads, as they occur in bridge structures in the form of wheel loads. However, the findings can also easily be applied to general cases of concentrated block loads on reinforced concrete slabs. In the previous research work on the bearing capacity in shear of reinforced concrete roadway slabs it could be repeatedly stated that the shear bearing capacity of the slabs under single loads is higher than the calculated resistance according to current design rules would expect. Nevertheless, so far no increased bearing capacity could be derived. This discrepancy should be remedied by the present work. After an overview of the field of research and previously performed test series, the research needs and open questions are derived. Based on this, the structural behavior of reinforced concrete slabs under single loads is examined on the basis of large-scale model tests performed at TUHH. From this, one can directly answer many open questions from previous research. In addition, material-non-linear FE simulations are performed to investigate the load transfer of the plates in more detail. The calculations are validated based on the real experiments. It can be shown that the usual fixed relevant design section at the support region is not meaningful, and that the shear forces should be determined close to the concentrated loads. However, these are many times higher than the shear forces at the support of the slab. A hands-on approach to determining the internal forces out of concentrated loads from linearelastic FE calculations is presented and an approach to taking into account the increased load bearing capacity of reinforced concrete slab structures based on the current design equation according to EC2 is proposed. In doing so, the required level of safety in the case of modified proof of the shear bearing capacity is demonstrated by means of a statistical database analysis of selected tests on slabs. It is explained how the direct load transfer of concentrated loads close to the support works phenomenological, and how the failure mechanism of slabs under single loads is related to punching. Finally, it will be shown how the fraction of the inclined compression strut from bending Vccd should be evaluated on haunched slabs.
URI: http://hdl.handle.net/11420/2725
DOI: 10.15480/882.2270
ISBN: 978-3-8440-6730-9
Institute: Massivbau B-7 
Type: Dissertation
Advisor: Rombach, Günter Axel 
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