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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Experimentelle Untersuchung zum Querkrafttragverhalten von Spannbetontraegern mit geringer Schubbewehrung

Experimental investigation of the shear behavior of post-tensioned beams with a minimum amount of transverse reinforcement

Bei bestehenden Spannbetonbruecken mit geringer Schubbewehrung ist nach der neuen Normengeneration meist kein ausreichender Querkraftwiderstand nachweisbar. Dies steht jedoch im Widerspruch zu den praktischen Erfahrungen mit dieser Bauweise. Bei der Beurteilung kommt erschwerend hinzu, dass Spannbetontraeger mit geringem Schubbewehrungsgrad bisher nur sehr selten versuchstechnisch untersucht wurden. Vor diesem Hintergrund werden experimentelle Untersuchungen zum Querkraftverhalten solcher Traeger vorgestellt, um tiefergehende Kenntnisse ueber deren Tragverhalten zu gewinnen. Untersucht wurden dabei sowohl der Einfluss eines geringen Querkraftbewehrungsgrades als auch der Einfluss der Spanngliedfuehrung. Als Versuchskoerper verwendete man vier Spannbetontraeger mit T-Querschnitt, einer Hoehe von 750 Millimetern und einer Laenge von 5,2 Metern mit einer Betonguete ungefaehr B600 gemaess der alten Normung. Die Vorspannung wurde ueber zwei Spannglieder aufgebracht. Der Versuch war als Drei-Punkt-Biegeversuch konzipiert. Das Hauptaugenmerk bei der Versuchsdurchfuehrung lag bei der Messung der Rissuferverschiebungen mittels eines photogrammetrischen Messsystems. Die Versuchsergebnisse werden detailliert beschrieben. Dabei zeigte sich, dass die Schubtragfaehigkeit der Querkraftbewehrung nicht ausreicht, um die Aufnahme der Querkraefte zu erklaeren. Gegenueber bisherigen Vorstellungen zum Tragverhalten war anhand der untersuchten markanten Rissoeffnung nachweisbar, dass die Rissverzahnung im Bruchzustand keinen Beitrag zum Querkraftwiderstand liefert. Erklaert werden koennen diese Ergebnisse nur, wenn man der Druckzone einen erheblichen Anteil am Querkraftwiderstand zuspricht. Vergleicht man die Versuchsergebnisse mit den fuer die Nachrechnung relevanten Bemessungsansaetzen des Eurocode 2 und des fib Model Code 2010 zeigen sich betraechtliche Tragreserven bei den bestehenden Spannbetontraegern. Das der Bemessung nach der aktuellen Normung zugrundeliegende Fachwerkmodell mit variabler Druckstrebenneigung ist somit nicht imstande, die tatsaechlich vorhandene Querkrafttragfaehigkeit korrekt wiederzugeben. Fuer die Nachrechnung bestehender Spannbetonbruecken mit geringem Schubbewehrungsgehalt bedarf es verfeinerter Berechnungsansaetze, welche auch dem Beton der Druckzone neben der Querkraftbewehrung entsprechene Anteile zum Schubtragvermoegen zuweisen. Beruecksichtigt man in den Nachweisen den zusaetzlichen Traganteil der Druckzone, lassen sich die bei den Versuchen ermittelten Bruchlasten mit dem von Huber entwickelten FSC-Modell (FSC = flexural shear crack) sehr genau voraussagen. Bei diesem Modell ist der ungerissene Beton oberhalb der Nulllinie solange imstande Querkraefte aufzunehmen, bis in diesem Bereich ein kritischer zweiaxialer Spannungszustand erreicht wird. ABSTRACT IN ENGLISH: Existing post-tensioned bridge girders with a low amount of shear reinforcement are often unable to meet current shear design requirements. This underachievement can be traced back to the changes in the code provisions. To get more information about the shear behavior of these types of structures, four large-scale shear tests were performed. Based on the photogrammetric measurements of the kinematics and the shape of the critical shear crack it could be demonstrated, that the shear resistance of the transverse reinforcement is not sufficient to explain the load-carrying capacity regarding shear. Furthermore, it could be shown, that due to the pronounced crack opening the aggregate interlock effect does not contribute to the shear strength at the state of failure. A comparison of the test results with various code provisions confirmed, that the truss model approach with a variable strut inclination of the basic document of Eurocode 2 is not capable to reflect the experimental shear strength. Although the third level of approximation of Model Code 2010 is able to predict the failure load more precisely, this approach still leads to conservative results. Therefore, the use of more refined models is necessary for the assessment of such bridge structures, in order to take into account the bearing capacity of the concrete itself in addition to the shear strength of the transverse reinforcement. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • Huber, P
    • Kromoser, B
    • Huber, T
    • Kollegger, J
  • Publication Date: 2016-6

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 238-47
  • Serial:
    • Bauingenieur
    • Volume: 91
    • Issue Number: 6
    • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
    • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01624805
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Feb 1 2017 1:46PM