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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2012/580/


Untersuchungen zur Querkraftbemessung von Spannbetonbalken mit girlandenförmiger Spanngliedführung

Shear restistance of post-tensioned concrete girders with curved bonded tendons

Maurer, Reinhard ; Kiziltan, Halil ; Zilch, Konrad ; Dunkelberg, Daniel ; Fitik, Birol

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Balken , Bemessung , Berechnung , Bewehrung , CEN , Deutschland , Festigkeit , Forschungsbericht , Norm (tech) , Schub , Spannbeton , Spannglied , Versuch , Vorspannung mit nachtr Verbund
Freie Schlagwörter (Englisch): Beam , Calculation , CEN , Design (overall design) , Germany , Post tensioning , Prestressed concrete , Reinforcement (in mater) , Research report , Shear , Specification (Standard) , Strength (mater) , Tendon , Test
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 24 Brückenentwurf
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Technische Universität <Dortmund> / Lehrstuhl Betonbau
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau
Bandnummer: 79
ISBN: 978-3-86918-140-0
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 08.08.2012
Bemerkung: Weiterhin beteiligt: Zilch + Müller Ingenieure, München; Technische Universität München, Lehrstuhl für Massivbau. Der kostenplichtige gedruckte Bericht liegt nur in digitaler Form als CD-ROM vor.
Kurzfassung auf Deutsch: Die Literaturrecherche zeigte, dass seit Beginn der Spannbetonbemessung der innere Hebelarm z auf der Grundlage von Annahmen bestimmt wird, die zum Teil stark variieren. Dies liegt vor allem daran, dass die Querkraftbemessung ursprünglich an Stahlbetonbauteilen hergeleitet wurde. Für Spannbetonbauteile wird in der Literatur ein Hebelarm von z=0,67d bis z=0,90d vorgeschlagen. Alle Quellen sind sich darüber einig, dass der Querkrafttraganteil der geneigten Spannglieder zu berücksichtigen ist. Des Weiteren sind Unterschiede in den aktuellen Normen zu finden. Während im DIN FB 102 im Allgemeinen der innere Hebelarm z aus dem Nachweis im GZT infolge Biegung mit oder ohne Längskraft im gleichen Querschnitt aus dem zugehörigen Moment verwendet werden soll, wird in der DIN 1045-1 nichts dergleichen erwähnt, sondern es darf z=0,9d angesetzt werden, sofern eine ausreichende Längsbewehrung aus Betonstahl vorhanden ist. Der EC 2 erlaubt hingegen den inneren Hebelarm z aus dem maximalen Biegemoment im betrachteten Bauteil zu berechnen. In einigen Literaturquellen, so auch im EC 2 wird außerdem gefordert, dass bei Bauteilen mit geneigten Spanngliedern ausreichend Betonstahllängsbewehrung im Zuggurt einzulegen ist. Die Auswertung der Stuttgarter Versuche zeigte, dass bei der Frage nach dem korrekten Ansatz für z zwei Bereiche zu unterscheiden sind. In dem Bereich, in dem die Schubrisse aus Biegeanrissen am Querschnittsrand entstehen ändert der Schubriss auf Höhe der Spannglieder seine Neigung. Die Änderung des Neigungswinkels ist abhängig von den Steifigkeitsverhältnissen der Zugbänder. Für diesen Bereich wird ein Ansatz vorgeschlagen, bei dem die Querschnittsflächen des Spannstahls Ap und Betonstahl As mit den für den Schub maßgebenden Spannungen gewichtet werden. Der Bereich, in dem die Spannglieder überdrückt sind und die flacher verlaufenden Schubrisse ohne Neigungswechsel kurz über die Spannglieder hinweg verlaufen, erstreckt sich horizontal vom Auflager bis zu ca. 1,5h. Hier wird das Stegfachwerk wesentlich entlastet durch den Druckbogen, der sich bei den hier untersuchten Trägern aufgrund der sehr schwachen schlaffen Zuggurtbewehrung zusammen mit der sich bis zum Auflager durchlaufenden Druckstrebe fast ausschließlich auf den Spannanker abstützt. Die Größe der gegebenenfalls erforderlichen schlaffen Zuggurtbewehrung für die Abdeckung der Zugkraft am Auflager muss noch untersucht werden.
Kurzfassung auf Englisch: The literature research showed that since the beginning of prestressed concrete design the internal lever arm z has been determined on the basis of assumptions that vary greatly. This is mainly rooted in the fact that shear design was initially developed for reinforced concrete members. For prestressed concrete members the lever arms proposed in literature vary between z=0.67d and z=0.90d. All sources, however, agree that the shear component of the prestressing tendons must be considered. Additionally, differences can be found in currently valid codes. While DIN-FB 102 generally requires the use of the internal lever arm z that is used in the ULS design in the same section for bending with or without axial force for the corresponding bending moment, DIN 1045-1 does not mention this at all, but allows the use of z=0.9d instead as long as there is sufficient longitudinal reinforcement present. Eurocode 2, however, allows the use of the internal lever arm z used in bending design for the section under consideration. Some sources, among them EC 2, also require that for members with inclined prestressing tendons a sufficient amount of longitudinal reinforcement has to be provided in the tension chord. The evaluation of the Stuttgart tests shows that regarding the correct approach for z two regions must be differentiated. In the first region the shear cracks develop from flexural cracks along the section's edge. Here the shear crack will change inclination at the intersection with the prestressing tendon. The change in angle depends on the stiffness ratio of the tension chords. For this region an approach is proposed where the cross-sectional areas of the prestressing steel Ap and the regular reinforcement As are weighted based on their respective governing stresses due to shear load. The second region, in which the prestressing tendons are within a fully compressed zone and less inclined shear cracks form without changing inclination at the intersection with the tendon, reaches out to roughly 1.5h from the support. Here, the strut-and-tie model in the web is largely relieved by the compression arch which bears – at least for the girders investigated here – nearly entirely on the force flow of the prestressing anchorage due to the very small amount of regular tension reinforcement in combination with the compression strut bearing continuously onto the support. The size of the regular tension reinforcement required to cover the tensile force at the support has to be investigated further.