Erweitertes Druckbogenmodell für die Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit von Stahl‐ und Spannbetonbalken

Abstract Wie Versuche zeigen, wird die tatsächliche Querkrafttragfähigkeit, insbesondere von Spannbetonbalken, durch das idealisierte Fachwerkmodell erheblich unterschätzt. Ursache dafür ist der vernachlässigte Betontraganteil. Dieser kann durch das Druckbogenmodell auf Grundlage ebenbleibender Querschnitte im Zustand I und II zutreffend beschrieben werden, solange es sich im Zustand II um reine Biegerissbildung handelt. Mit zunehmender Schubrissbildung, bis hin zum Bruchzustand, trifft die Voraussetzung des Ebenbleibens der Querschnitte immer weniger zu, sodass die Versuche vor allem im Bereich der Innenstützen von Durchlaufträgern nicht mehr zutreffend abgebildet werden können. Nachfolgend wird ein erweitertes Druckbogenmodell vorgestellt, das zusätzlich den Einfluss aus einer Umlagerung der inneren Kräfte in ein fachwerkartiges Tragsystem bei ausgeprägter Schubrissbildung berücksichtigt. Damit kann der Betontraganteil aus dem Druckbogen auch bei starker Schubrissbildung im Bruchzustand zutreffend bestimmt werden. Es wird gezeigt, dass das Modell sowohl bei Spannbeton‐ als auch bei Stahlbetonbalken gleichermaßen angewendet werden kann. Extended compressive arch model to determine the shear capacity of rc/pc beams Experimental investigations reveal that – especially in case of prestressed beams – the common truss model leads to a substantial underestimation of the true shear capacity. This is due to the negligence of the concrete shear capacity that can be determined using the compressive arch model as long as plane sections remain plane and only vertical cracks due to bending and no inclined cracks due to shear occur in state II. In case of inclined cracks due to shear plane sections do not remain plane. Hence, an extended compressive arch model is presented which also takes into account that parts of the acting shear force are covered by the truss model as a result of inclined cracks due to shear. This model can determine the concrete shear capacity resulting from arching effects even in case of existing shear cracks in state II. The presented model can be used for both prestressed concrete beams as well as reinforced concrete beams.