Bemessung von bewehrten Betonbauteilen bei Teilflächenbelastung unter Berücksichtigung der Rissbildung

Wichers, Marco

Zur Bemessung und konstruktiven Auslegung von teilflächenbelasteten Betonbauteilen stehen in der Fachliteratur unterschiedliche Modellansätze und Empfehlungen zur Verfügung. Diese basieren überwiegend auf Ergebnissen von Untersuchungen an ungerissenen bzw. unbewehrten Körpern. Eine detaillierte Untersuchung teilflächenbelasteter Stahlbetonbauteile erfordert die Betrachtung im gerissenen Zustand. Die angestellten Untersuchungen konzentrieren sich daher auf die Einflüsse der Rissbildung und konstruktiven Durchbildung auf die Spaltzugbeanspruchungen sowie die erreichbaren Grenztragfähigkeiten. Im Rahmen der Analysen werden ebene und räumliche Fälle der Teilflächenbelastung von Bauteilen aus bewehrtem Normalbeton betrachtet. Hierzu werden experimentelle Untersuchungsergebnisse aus der Fachliteratur in einer Versuchsdatenbank zusammengefasst und analysiert. Darauf aufbauend erfolgen vertiefende Untersuchungen zur Erstrissbildung in teilflächenbelasteten Bauteilen, durch die eine Mindest-Spaltzugbewehrung abgeleitet wird. Zur Analyse der Auswirkungen der Spaltrissbildung auf die Spaltzugbeanspruchungen in gerissenen Bauteilen werden numerische Berechungen durchgeführt. Hierzu kommen Finite-Elemente-Modelle zur Anwendung, mit denen verschiedene Steifigkeitszustände im Krafteinleitungsbereich abgebildet werden. Die Ergebnisse ermöglichen die Ableitung von Ansätzen zur Bestimmung der steifigkeitsbezogenen Spaltzugkraft. Zur Bewertung verschiedener konstruktiver Durchbildungen werden nichtlineare numerische Berechnungen genutzt. Nach der Zusammenstellung der Grundlagen und der Kalibrierung der Modelle erfolgt eine Parameterstudie an Scheiben und Prismen unterschiedlicher Ausbildung. Die Berechnungsergebnisse münden in einen Vorschlag für eine verbesserte Bewehrungsanordnung im Krafteinleitungsbereich. Abschließend werden die Ergebnisse der Untersuchungen in Vorschlägen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung zusammengefasst.

Different model approaches and recommendations for the design and reinforcement detailling of concrete structural elements under concentrated loadings are given in technical literature. These are mainly based on results of investigations of uncracked respectively unreinforced elements. A detailed investigation of reinforced concrete structural elements under concentrated loadings requires the consideration of cracked conditions. Thus the carried-out investigation concentrates on the influence of cracking and reinforcement detailing on the splitting stresses and the obtainable load-bearing capacity. Within the analysis plane and spatial cases of concentrated loadings for structural members made of reinforced normal strength concrete are considered. For this purpose results of experimental testing from technical literature are summarized in a database and analyzed. After that detailed investigations concerning the first crack state in structural elements under concentrated loadings are carried out and an approach for the minimum splitting reinforcement is derived. For the analysis of the influence of split cracking on the splitting stresses in cracked structural members numerical calculations are used. Herein finite-element models are applied which consider different stiffness states in the force transmission zone. With the results approaches for the determination of the stiffness depending splitting stresses are derived. For the evaluation of different reinforcement detailings nonlinear numerical calculations are applied. After summarization of basics and calibration of model parameters studies on plates and prisms with different reinforcement detailings are carried out. The results lead to a proposal for an improved reinforcement arrangement in the force transmission zone. Concluding, the results of the investigation are combined in proposals for design calculations and reinforcement detailings.

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Wichers, Marco: Bemessung von bewehrten Betonbauteilen bei Teilflächenbelastung unter Berücksichtigung der Rissbildung. 2013.

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