Shear Strength Models for Reinforced and Prestressed Concrete Members

In dieser Arbeit wird ein mechanisches Biegeschubmodell für Balken ohne Querkraftbewehrung hergeleitet, das die Tragwirkungen aus direkter Druckstrebe, Druckzone, Rissprozesszone, Rissreibung und Dübelwirkung berücksichtigt. Auf Grundlage des mechanischen Modells wird ein vereinfachtes, geschlossen lösbares Modell basierend auf einer kritischen Rissbreite abgeleitet. Durch die Kopplung der Biegeschubtragfähigkeit mit den Biegerissbreiten kann der Einfluss von Längskräften konsistent innerhalb des Modells berücksichtigt werden. Der Vergleich des Modells mit Querkraftversuchen an Stahlbetonbalken, Spannbetonbalken und Balken unter Zugbeanspruchung zeigte eine sehr gute Übereinstimmung, sodass davon ausgegangen werden kann, dass alle maßgebenden Einflussparameter zutreffend berücksichtigt werden. Darüber hinaus wurde die Querkrafttragfähigkeit von Balken mit Querkraftbewehrung untersucht. Das Tragverhalten von Balken mit geringer Querkraftbewehrung ähnelt dem Tragverhalten von Balken ohne Querkraftbewehrung, wobei ein zusätzlicher Bügeltraganteil existiert. Bei höheren Querkraftbewehrungsgraden verhält sich der Balken entsprechend den Fachwerkmodellen mit variabler Druckstrebenneigung. Um diese Versagensmodi konsistent zu unterscheiden, wurde ein auf dem mechanischen Schubbewehrungsgrad basierendes Kriterium hergeleitet. Auf dieser Basis werden Querkraftbemessungsansätze für Neubauten und zur wirtschaftlichen Nachrechnung von Bestandsbauwerken erarbeitet. Die Teilsicherheitsbeiwerte der vorgeschlagenen Modelle wurden durch probabilistische Untersuchungen nach EN 1990 bestimmt. In dieser Arbeit wird daher ein nachvollziehbares Verfahren zur Bemessung und Nachrechnung von Bauteilen unter Querkraftbeanspruchung präsentiert. Nach Versuchsauswertungen zu urteilen ist zu erwarten, dass die vorgestellten Ansätze insbesondere für die Beurteilung von Bestandsbauwerken wie Brücken von Vorteil sein werden.