Querkraftbemessung von bügel‐ oder wendelbewehrten Bauteilen mit Kreisquerschnitt

Für bügel‐ oder wendelbewehrte Stahlbetonbauteile mit Kreisquerschnitt – mit oder ohne zusätzlich drückenden Normalkräften – werden aus dem speziellen inneren Schubfluss die Spannungen in Bügeln und im geneigten Druckfeld abgeleitet und in Widerstandsgleichungen zur Querkraftbemessung umgesetzt. Die Gleichungen besitzen die bekannte Form aus DIN 1045‐1 bzw. EC2 und sind erweitert durch einen so genannten Wirksamkeitsfaktor, welcher die Widerstände gegenüber Rechteckquerschnitten auf rund 75% herabsetzt. Alternativ zur bekannten Gleichungsart wird eine additive Widerstandsform aus Betontraganteilen, Fachwerkwirkung und Sprengwerk für die maßgebende Zugstrebentragfähigkeit vorgeschlagen. Eine umfangreiche Versuchsserie verifiziert die Ansätze und zeigt Einzeleffekte von Bügelspannungen, Bewehrungsgrad und Bügelaktivierung sowie Wendel‐ und Normalkrafteinflüsse. Shear Design of Members with Circular Sections Reinforced by Stirrups or Spirals For RC members with circular sections the stresses within stirrups or spiral reinforcements as well as within the inclined compression field are derived from the specific inner shear flow and elaborated to gain equations for the shear resistances. The equations use the established scheme of DIN 1045‐1 or EC 2 extended by an efficiency factor reducing resistances compared to rectangular sections to about 75%. Alternatively, an additive approach for the resistance of the tensile strut is proposed. It sums up from concrete contributions, strut‐and‐tie actions as well as arch contributions introduced by axial forces. Both approaches are verified to experimental data taken from extensive test series. The characteristics of stirrup stresses and stirrup activation as well as effects from the shear reinforcement ratio, the use of inclined spirals and axial forces are presented.     

Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall: Absicherung der nicht‐linearen Zonenmethode durch Laborversuche

Die nicht‐lineare Zonenmethode kann für die Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall verwendet werden. Sie bildet die wesentlichen mechanischen Auswirkungen einer Brandbeanspruchung ab und wurde durch einen Ergebnisvergleich nachgewiesen. Hierzu wurden Traglasten und Verformungskurven sowohl mit der nicht‐linearen Zonenmethode als auch mit den Allgemeinen Rechenverfahren bestimmt und beurteilt. In Ergänzung dieses Nachweises wird im vorliegenden Beitrag statistisch untersucht, ob eine Nachrechnung von Laborversuchen mit der nicht‐linearen Zonenmethode eine ausreichende Sicherheit nach DIN 4102‐2 erreicht. Die vorliegenden Laborversuche werden hierzu mit ihren Systemparametern dargestellt. Nicht genau bekannte Randbedingungen werden durch begründete Annahmen vervollständigt. Besonderheiten der Nachrechnung der Laborversuche mit der nicht‐linearen Zonenmethode werden beleuchtet. Die statistische Auswertung dieser Nachrechnung zeigt die relevanten Kennzahlen, mit denen im Ergebnis eine ausreichende Sicherheit nach DIN 4102‐2 nachgewiesen werden kann. Design of Reinforced Concrete Columns exposed to Fire: Validation of Simplified Method (Zone Method) by Tests The nonlinear zone method (simplified calculation method) can be used for design of reinforced concrete columns exposed to fire. The decisive action effects of a fire exposure on the structural behaviour are considered by this method and have been proofed by a comparison of ultimate loads and deformation curves computed by using nonlinear zone method as well as using advanced method. In addition, this article statistically evaluates how safe – according to DIN 4102‐2 – published full scale tests can be modelled by using nonlinear zone method. Information to mentioned tests is shown. Reasonable assumptions are given for not published boundary conditions. The application of nonlinear zone method is explained. The statistical evaluation leads to governing key data, which proof adequate safety according to DIN 4102‐2.     

Zur Mindestquerkraftbewehrung von Stahlbetonbalken

On minimum shear reinforcement amounts for reinforced concrete beams A ductile shear bearing behaviour of reinforced concrete beams is recently ensured by providing standardized amounts of minimum shear reinforcement in compliance with established detailing provisions. However, lower than minimum shear reinforcement amounts do not necessarily go along with a brittle mode of failure in all cases. Dependent on the individual layout and amount of stirrups, the contributions of other bearing capacities and the crack formation itself, the initial cracking force might be overtaken even along with further load gains and reasonable limited shear crack widths. Especially the latter one holds potential to rate the failure mode – brittle or ductile – on site. Experiments on lightly shear reinforced single span concrete beams are evaluated and rated with respect to minimum shear reinforcement amounts required. Thereby, special interest is set on the load‐deformation response obeying the critical shear crack and the structural design. Finally, the overall shear resistance as well as the stirrups' efficiency in the effective shear domain are analysed to derive suggestions for future practical application on‐site.