Laschitz, M. A. (2017). Versuche zur Untersuchung der Querkrafttragfähigkeit vorgespannter Mehrfeldträger im Bereich der Innenstütze [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/158545
Ein Großteil der Österreichischen Spannbetonbrücken für den Straßenverkehr wurde in den Jahren 1960-1990 errichtet. Der heute gebräuchliche Nachweis der Querkrafttragfähigkeit mit dem Fachwerkmodell nach Eurocode 2 (EC 2) kam erst im Jahre 1989 erstmals zur Anwendung. Davor galt der Nachweis als erbracht, wenn ein vorgegebener Grenzwert der Hauptzugspannung eingehalten und eine Mindestbewehrung eingelegt wurde (vor 1966 wurde keine Mindestbewehrung vorgeschrieben). Der Querkraftbewehrungsgrad dieser Brücken liegt teilweise unter der nach Eurocode 2 geforderten Mindestbewehrung. Eine Nachrechnung nach derzeitigen Regelwerken führt daher zum Unterschreiten der geforderten Querkrafttragfähigkeit. Daraufhin wurde untersucht wie sich Spannbetonträger unter überwiegender Querkraftbelastung (Endauflager) verhalten. Bei Mehrfeldbrücken tritt im Bereich der Innenstütze jedoch zusätzlich zur Querkraft ein maßgebliches negatives Biegemoment auf. Um die Interaktion zwischen Querkraft und Biegemoment bei der Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit besser beschreiben zu können, wurden Großversuche an Mehrfeldsystemen im Rahmen der Verkehrsinfrastruktur-Forschungsinitiative VIF 2015 vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) an der TU-Wien durchgeführt. Die von DI T.Huber und Dr. DI P.Huber entwickelte Versuchsserie bestand aus acht Versuchsträgern bei denen auf die Querkrafttragfähigkeit Einfluss nehmende Parameter, wie die Querschnittsform, die Vorspannung und die Bügelbewehrung untersucht wurden. Der Versuchsaufbau orientierte sich dabei an einer bestehenden realen Brücke, umgelegt auf den Maßstab 1:2, welcher inklusive des umfangreichen Messprogramms in der vorliegenden Arbeit beschrieben wird. Aus den erhaltenen Daten der Versuche wurden Last- Verformungsdiagramme, Rissbilder, sowie Dehnungsverläufe über die Querschnittshöhe angefertigt und diese analysiert. Die Querkrafttragfähigkeit der einzelnen Versuchsträger konnte außerdem auf Basis der variierten Parameter miteinander verglichen werden. Die Vorspannung hatte dabei einen wesentlichen Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit. Die Bügelbewehrung entwickelte erst für Bewehrungsgrade über der Mindestbewehrung nach EC 2 ihr volles Potenzial. Es zeigte sich außerdem, dass ein größeres negatives Moment die Querkrafttragfähigkeit ebenfalls negativ beeinflusst. Die Ergebnisse der Versuche wurden abschließend mit dem EC 2 sowie mit dem von Dr. DI P.Huber entwickelten â flexural shear crack Modellâ (FSC-Modell) verglichen. Die Berechnung nach EC 2 führte bei allen Versuchen zu konservativen Ergebnissen mit großer Abweichung. Ein wesentliches Problem war, dass die Gleichungen des EC 2 nicht alle Parameter der Versuche berücksichtigen wie z.B. der Einfluss des Biegemoments. Bei einer Nichtberücksichtigung der Begrenzung des Druckstrebenwinkels, konnte die Genauigkeit der Berechnung gesteigert werden. Das FSC-Modell berücksichtigt alle variierten Parameter und liefert dementsprechend auch die akkuratesten Ergebnisse.
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The majority of the Austrian prestressed concrete bridges for road traffic were built in the years 1960-1990. Todays common method (framework model according to Eurocode 2) to determine the shear strength capacity was used for the first time in 1989. Before that, a criteria regarding the priciple tensile stress was used. If the value of priciple tensile stress was below a certian limit, only a minimum reinforcement was necessary (before 1966, no minimum reinforcement was required). The shear reinforcement ratio of these bridges is in some cases below the required minimum reinforcement by Eurocode 2. A recalculation of the shear strength capacity according to current methods (eg. EC 2) leads to results which are below the required shear strength capacity. Subsequently, it was investigated how prestressed concrete beams behave loaded with a predominant shear force (end support). In the case of continuous bridges, however, a significant negative bending moment occurs in the area of the interior support in addition to the shear force. In order to identify the interaction between bending moment and shear force in the determination of the shear strength capacity, large-scale tests on continuous beams were carried out at the Vienna University of Technology as part of the "Verkehrsinfrastruktur-Forschungsinitiative VIF 2015" of the Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit). The experimental series developed by DI T.Huber and Dr. DI P.Huber consisted of eight test beams in which parameters influencing the shear strength, such as the cross section, level of prestressing and amount of stirrups were invstigated. The test setup was based on an existing bridge scaled with the factor 0,5, which is described in this thesis together with the extensive measurement. Based on the obtained data, load-deformation diagrams, crack patterns as well as strain profiles over the cross-section height were created and analyzed. Based on the varied parameters the shear strength capacity of the individual test beams could be compared. The effect of prestressing had a significant impact on the shear strength capacity. The stirrup reinforcement developed its full potential only for reinforcement ratios above the minimum reinforcement according to EC 2. It was shown that a larger negative bending moment also negatively affects the shear strength capacity. Finally the test results were compared with the EC 2 and the flexural shear crack model (FSC-model) developed by Dr. DI P.Huber. The calculation according to EC 2 led to conservative results for all test beams with wide variations. A major problem was that the equations of EC 2 did not take into account all parameters of the experiments, for example the influence of a bending Moment. Ignoring the limitation of the concrete compression strut angle increased the accuracy of the calculation. The FSC model considers all varied parameters and accordingly provides the most accurate results.