Querkraftwiderstand von Stahlbetonbauteilen ohne Querkraftbewehrung

Shear Strength of Reinforced Concrete Members without Transverse Reinforcement A new theoretical model concerning the shear strength of reinforced concrete members without transverse reinforcement is presented, considering free‐bodies unilaterally bounded by a fictitious crack, inclined at π/4 to the tension chord and extending from the tension chord to the compression chord. It is assumed that the shear stress that can be transferred across a crack decreases linearly with the crack width and that the crack width at the level of the tension chord is proportional to the product of the tension chord strain at the crack and the chord distance. This results in a linear‐hyperbolic relationship between the shear strength and the (elastic) tension chord force at the crack, allowing to determine the governing crack location and other relevant quantities via equilibrium considerations. Due to potential strut or arch action for the transfer of loads applied in the vicinity of supports the crack location is somewhat restricted; it is assumed that the corresponding length is equal to twice the chord distance.     

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern

Massive Flachdecken erweisen sich in Hoch‐ und Industriebau häufig als insgesamt überlegenes Deckensystem. Die hohe Eigenlast dieser Decken kann ihren Anwendungsbereich jedoch einschränken. Eine sinnvolle Abhilfe schafft dann die Integration von Hohlkörpern in der neutralen Zone, weil hierdurch eine spürbare Gewichtsreduktion eintritt. Neben der Eigenlast wird auch der Verbrauch der unter ökologischen Gesichtspunkten wesentlichen Ressourcen Betonstahl und Zement deutlich verringert. Die Hohlräume beeinflussen vor allem die Querkrafttragfähigkeit solcher Decken. Vier Versuchsserien, die mit kugelförmigen Hohlkörperdecken des Systems “cobiax” durchgeführt wurden, werden in diesem Beitrag beschrieben. Aus den Versuchen wird ein Abminderungsfaktor zur Beschreibung des Querkrafttragverhaltens abgeleitet, der auch in die kürzlich erteilte allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deckensystems eingegangen ist. Die Nachrechnung der Versuche mit der Finite‐Elemente‐Methode zeigt eine gute Übereinstimmung von Numerik und Experiment, so dass in der Weiterentwicklung Parameterstudien auf dieser Grundlage zur Ergänzung von Versuchen hilfreich sein werden. Experimental and Numerical Investigation of the Bearing Behaviour of Hollow Core Slabs Massive flat slabs have proven to be the most appropriate ceiling system for structural and industrial engineering. However the high dead load of these slabs might reduce their field of application. This problem can be solved by void formers that are placed in the neutral zone. These block‐outs cause a noticeable reduction of weight. Furthermore, the masses of ecologically important resources like reinforcement steel and cement can be reduced as well. The shear bearing capacity is significantly influenced by these block‐outs. This article describes four test series with spherical void former floors of the system “cobiax”. A reduction factor for the shear bearing capacity is derived from these tests. That factor was also introduced in the technical approval for this slab system which has been issued recently. A comparison to a calculation with the finite element method shows that the numerical results and the results of the tests are quite similar. In future research, parameter studies based on the finite element method might be helpful additional to further tests.     

Experimentelle Untersuchungen zum Schubtragverhalten dünner Scheiben aus Ultrahochfestem Beton

Ultrahochfester Beton ist ein Baustoff mit herausragenden mechanischen Eigenschaften. Weit gespannte Brückentragwerke mit schlanken Stegen aus Ultrahochfestem Beton sind denkbar. Dadurch kann Eigengewicht und Material gespart werden. Die Lebensdauer der Brücken würde aufgrund der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Einflüsse steigen. Die Zug‐ und die Druckfestigkeit wurden inzwischen in einigen Forschungsarbeiten untersucht. Demgegenüber gibt es noch kaum Erkenntnisse zum Schubtragverhalten. Auch existieren noch keine Normen oder Vorschriften dazu. Eine Arbeit am Institut für Betonbau der TU‐Graz befasst sich mit der Schubtragfähigkeit von schlanken, nicht beulgefährdeten Scheiben aus Ultrahochfestem Beton. Shear Carrying Capacity of Ultra High Performance Concrete Ultra High Performance Concrete is a building material with fantastic mechanical properties. Slender, durable Bridges with large spans and thin webs are imaginable. The life cycle will increase because of the chemical and mechanical resistance. The tension and compression strength are well investigated, but there are less investigations about the shear carrying capacity. One research work at the Institute for Structural Concrete of Graz University of Technology deals with the shear carrying capacity of thin Panels without buckling risk.     

Bemessungsregeln und Ausführungshinweise für Schubkerven im Holz‐Beton‐Verbundbau

In der vorliegenden Arbeit werden theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Beschreibung des lokalen und globalen Tragverhaltens von Holz‐Beton‐Verbunddecken, die an der Universität Innsbruck durchgeführt werden, zusammengefasst. Dabei werden auf der Basis eines Versuchsprogrammes Rechenformate zur lokalen Bemessung der einzelnen Verbindungen sowie der gesamten Verbundträger abgeleitet. Design Rules and Details for Construction of Grooves in Timber‐Concrete‐Composite Constructions This article presents a scientific work on timber concrete floor systems with grooves. Experimental and theoretical works done at university Innsbruck are presented in order to describe the local and global behavior of these shear‐connectors. As a result, all relevant parameters as well as design rules are identified.     

Durchstanzen von Flachdecken bei hohen Stützenlasten

Sollen Hochbauten eine flexible Raumnutzung erlauben, stellen Systeme aus Stahlbeton‐Flachdecken und Stützen eine wirtschaftliche und effiziente Lösung dar. Die Stützen dieser Bauten werden häufig aus hochfestem Beton vorfabriziert und stark bewehrt, um hohe Normalkräfte mit minimalen Querschnitten aufnehmen zu können. Der oft aus normalfestem Beton bestehende Deckenteil, der zwischen den übereinanderstehenden Stützen liegt, wird dabei ganz beträchtlichen Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Zudem erfährt die Deckenplatte um die Stütze eine starke Querkraftbeanspruchung, so dass der Durchstanzwiderstand maßgebend werden kann. Der vorliegende Aufsatz untersucht die Interaktion zwischen den vertikalen Druckbeanspruchungen in der Deckenplatte und dem Durchstanzwiderstand mit Hilfe einer Versuchsreihe an sechs Plattenausschnitten (3,00 x 3,00 x 0,25 m) unter verschiedenen Lastkombinationen. Aufgrund der Versuchsresultate wird ein einfaches Bemessungsmodell vorgestellt. Dieses Modell basiert auf dem Ansatz der DIN 1045‐1 für den Durchstanzwiderstand von Decken ohne Querbewehrung, die einer horizontalen Druckspannung ausgesetzt sind (z. B. Vorspannung). Die mit dem Modell errechneten Resultate stimmen gut mit jenen der Versuche überein – sowohl beim Widerstand wie bei der beobachteten Bruchart. Interaction between column loading and punching shear strength in flat slabs without transverse reinforcement Flat slabs supported by columns are cost efficient solutions for high‐rise buildings. To reduce the cross section of the columns, the columns are typically precast with high strength concrete and include large amounts of longitudinal reinforcement. On the contrary, the slab between columns is typically cast‐in‐place with normal strength concrete. Thus, the slab is subjected in the support region of the columns to large transverse compressive stresses, which may exceed its uniaxial compressive strength. In addition, the flat slab around the column region has to carry large shear stresses, which may potentially lead to punching shear failures. In this paper, the interaction between column loads and shear forces in the support region of a flat slab is investigated by means of an experimental programme consisting of 6 slabs without transverse reinforcement (3.0 x 3.0 x 0.25 m). The flexural reinforcement of the slab was varied as well as the ratio between the column loads and the applied shear forces. On the basis of these results, a theoretical model based on the punching shear approach of DIN 1045‐1 is presented. This model accounts for the compressive stresses in the support region due to column loads and for the potential increase of punching shear strength due to it. A very good agreement between the test results and the theoretical model is obtained both in terms of strength and observed failure modes.