Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Ermüdungstragverhalten von profilierten Spannbetonträgern ohne und mit geringer Querkraftbewehrung.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zur Untersuchung der zyklischen Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonträgern ohne Querkraftbewehrung und mit geringen Querkraftbewehrungsgraden wurden im vorliegenden Forschungsvorhaben experimentelle und theoretische Untersuchungen am Institut für Massivbau der RWTH Aachen durchgeführt. Neben der Ermittlung der Bruchlastspielzahl war das Ankündigungsverhalten vor Versagen ein wesentlicher Untersuchungsaspekt. Das zyklische Querkraftversagen der vorgespannten I-Träger ohne Querkraftbewehrung erfolgte schlagartig durch eine Diagonalrissbildung im Steg ohne augenscheinliche Vorankündigung durch Risse. Bei den T-Trägern ohne Querkraftbewehrung konnte unter zyklischer Beanspruchung sowohl eine ausgeprägte Biegeriss- und Biegeschubrissbildung als auch das Entstehen diagonaler Schubzugrisse im Steg beobachtet werden. Die Ansätze zur Querkraftermüdung nach DIN Fachbericht 102 unterschätzen die ertragbare Lastspielzahl der untersuchten Träger deutlich. Basierend auf den durchgeführten Untersuchungen wurden zwei modifizierte Ansätze zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonträgern ohne Querkraftbewehrung unter zyklischer Beanspruchung entwickelt. Hierbei handelt es sich zum einen um eine Begrenzung der zulässigen Querkraftschwingbreite und zum anderen um die Begrenzung der zulässigen Schwingbreite der schiefen Hauptzugspannung. Die zyklische Belastung der Spannbetonträger mit Querkraftbewehrung führte zu einem sukzessiven Versagen der Querkraftbewehrung mit gleichzeitiger Umlagerung der Querkräfte, Zunahme der Verformungen und Rissbreiten. Der Ansatz nach DIN Fachbericht 102 zur Bestimmung der Spannungsschwingbreite der Bügelbewehrung überschätzt die experimentell ermittelten Spannungsschwingbreiten. Hierdurch wird die Bruchlastspielzahl der Bügelbewehrung unabhängig vom untersuchten Querkraftbewehrungsgrad bzw. Vorspanngrad unterschätzt. Auf Basis der durchgeführten Vergleichsrechnungen und der im Versuch ermittelten Druckstrebenwinkel wird für Spannbetonträger mit geringen Querkraftbewehrungsraden vereinfachend vorgeschlagen, den Druckstrebenwinkel der statischen Querkraftbemessung nach DIN Fachbericht 102 ebenfalls im Ermüdungsnachweis der Bügelbewehrung anzusetzen. Der modifizierte Ansatz beschreibt die Bruchlastspielzahl der Bügelbewehrung unter zyklischer Beanspruchung zufriedenstellend.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Shear Fatigue of Prestressed Concrete Beams. In: IABSE-IASS Symposium 2011 "Taller, Longer, Lighter - Meeting growing demand with limited resources", 20. - 23. September 2011, London, Großbritannien
Teworte, F.; Hegger, J.
- Fatigue of Prestressed Concrete Beams with low Shear Reinforcement Ratios - Experimental Investigations. In: 18th IABSE Congress 2012 "Innovative Infrastructures - Toward Human Urbanism", 19. - 21. September 2012, Seoul, Südkorea. [Ausgezeichnet mit dem „IABSE Outstanding Young Engineer contribution award“]
Teworte, F.; Hegger, J.
- Spannbetonträger unter zyklischer Querkraftbeanspruchung - Experimentelle Untersuchungen. In: Berichte aus dem Konstruktiven Ingenieurbau - Festschrift zum 60. Geburtstag von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser. Hrsg. Universität der Bundeswehr München, Heft 12/4, S. 189-194
Hegger, J.; Teworte, F.
- Querkraftermüdung von Spannbetonträgern ohne Querkraftbewehrung. In: Beton- und Stahlbetonbau 108, (2013) Heft 1, S. 34 - 46
Teworte, F; Hegger, J.
- Shear fatigue assessment of prestressed concrete bridges. In: International IABSE Conference 2013 "Assessment, Upgrading and Refurbishment of Infrastructures", 6. - 8. Mai 2013, Rotterdam, Niederlande
Teworte, F; Hegger, J.
