Querkraftbemessung von Biegeträgern aus Hochleistungsbeton

Der Beitrag „Zur Querkraftbemessung von Biegeträgern aus stahlfaserverstärktem ultrahochfesten Beton“ von Kevin Metje und Torsten Leutbecher ist erschienen in der Ausgabe 3|2022 des Bauingenieur, S. 83-90 . Er ist als Open-Access-Beitrag kostenfrei zugänglich. Hier der Einstieg in diesen Artikel, die DOI und ein Erratum.

Bisherige datenbankbasierte Studien zur Querkrafttragfähigkeit stahlfaserverstärkter Biegeträger differenzieren bei der Auswertung nicht zwischen Bauteilen mit gegliedertem Querschnitt (näherungsweise I-förmiger Querschnitt) und Bauteilen mit Kompaktquerschnitt (näherungsweise rechteckförmiger Querschnitt), obwohl sich Rissbildung und Versagensart für beide Querschnittsformen deutlich unterscheiden.

Foto: K. Metje

Der zweiteilige Beitrag behandelt die Querkraftbemessung von stahlfaserverstärkten Biegeträgern aus ultrahochfestem Beton (UHFB). Im Teil 1 werden der Bemessungsansatz und eine 185 Querkraftversuche umfassende Datenbank präsentiert. Der Bemessungsansatz orientiert sich an Eurocode 2 und der DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ und berücksichtigt additiv die Traganteile des faserfreien Betonquerschnitts, einer konventionellen Querkraftbewehrung aus Betonstahl und der Wirkung der Fasern im Schubriss. Er soll in dieser Form Eingang in die DAfStb-Richtlinie „Ultrahochfester Beton“ finden. Erstmals wird beim Ansatz der Tragwirkung aus Fasern zwischen Bauteilen mit gegliedertem Querschnitt und Bauteilen mit Kompaktquerschnitt unterschieden, was eine wirtschaftlichere Bemessung von Bauteilen mit gegliedertem Querschnitt ermöglicht. Alle aus der Literatur verfügbaren Datensätze wurden vor Aufnahme in die Datenbank kritisch überprüft und die angegebenen Baustoffkenngrößen – dort, wo notwendig – normiert. Anhand der Datensätze der Querkraftdatenbank erfolgen im Teil 2 des Beitrags die Überprüfung und statistische Auswertung des vorgeschlagenen Bemessungsansatzes.

1 Einleitung

Das Querkrafttragverhalten von stahlfaserverstärkten Biegeträgern aus ultrahochfestem Beton (UHFB) [1] ist seit knapp zwei Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. In der jüngeren Vergangenheit hat die Zahl verfügbarer experimenteller Arbeiten deutlich zugenommen, sodass nun – ähnlich wie für Stahlbeton [2] und Stahlfaserbeton [3] – eine datenbankbasierte Überprüfung beziehungsweise Ableitung eines semi-empirischen Bemessungsansatzes erfolgen kann. Ein solches Vorgehen ist mit Blick auf die Regelwerksetzung für stahlfaserverstärkten UHFB in Deutschland [4] notwendig, da aufgrund der Komplexität des Zusammenspiels verschiedener Tragmechanismen bislang kein mechanisch begründetes Querkraftbemessungsmodell für stahlfaserverstärkte Betone existiert.

Im Teil 1 dieses Beitrags wird zunächst ein an Eurocode 2 (kurz: EC 2) [5], [6] und die DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ (kurz: DAfStb-RiLi SFB) [7] angelehnter Bemessungsansatz für Querkraft präsentiert. Des Weiteren enthält der vorliegende Beitragsteil eine umfangreiche Querkraftdatenbank, deren Aufbau im Detail dargestellt und erläutert wird. Mithilfe der Datenbank wird im Teil 2 des Beitrags der vorgeschlagene Bemessungsansatz kalibriert und statistisch ausgewertet, sodass mit dem Ansatz eine ausreichend konservative Querkraftbemessung stahlfaserbewehrter UHFB-Biegeträger gewährleistet erscheint.