Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Umschließung der Längsbewehrung durch Querkraftbewehrungen

Abstract

Das Bauwesen ist im Wandel. Die Klimakrise, eine hohe Inflation und andere Krisen führen nach und nach zu einem Umdenken, auch im Bauwesen. Um der Gesellschaft ein hohes Maß an Mobilität bieten zu können, bedarf es großer Infrastrukturprojekte, wie dem Ausbau von Straßen- und Eisenbahninfrastrukturen. Am Institut für Tragkonstruktionen, Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau der Technischen Universität Wien, wird an einer neuen Brückenbaumethode, dem sogenannten LT-Brückenbauverfahren, geforscht. Dieses soll durch ressourcenschonenden Materialeinsatz und sehr kurze Bauzeiten mittels Halbfertigteilen und Ortbetonergänzungen die volkswirtschaftlichen Kosten auf die Gesellschaft minimieren. Um Arbeitsabläufe zu optimieren und Lohnkosten einzusparen sollen dabei alternative Querkraftbewehrungen zum Einsatz kommen. Diese nicht von den aktuellen Bemessungsnormen erfasste Bewehrungsführung soll ein zeit- und arbeitsintensives Einfädeln der Längsbewehrung in die bereits vorhandene Querkraftbewehrung verhindern. Dabei werden Schubzulagen verwendet,auf welche die Längsbewehrung einfach aufgesteckt werden kann. Anschließend wird eine Umschließungsbewehrung oben zugelegt und so ein alternatives Schließen der Querkraftbewehrung und die Umschließung der Längsbewehrung gewährleistet. Für diese nicht normative Art der Querkraftbewehrung existieren kaum Versuchsdaten in der Literatur. Vielmehr ist eine solche Ausführung normativ nicht zulässig. Aus diesen Gründen sollen experimentelle Untersuchungen im Labor der Technischen Universität Wien das Verständnis über das Tragverhalten einer solchen Querkraftbewehrung erweitern. Dafür wurden an insgesamt sechs Versuchsträgern zwölf zerstörende Belastungsversuche durchgeführt und diese anschließend ausgewertet.Diese Arbeit befasst sich mit den Grundlagen des Schubtragverhaltens von Stahlbetonträgern,der Beschreibung der experimentellen Untersuchungen, sowie deren Auswertung und der daraus folgenden Interpretation der Ergebnisse. Es konnte eine erhebliche Traglaststeigerung der Versuche mit Umschließungsbewehrung imVergleich zu jenen ohne eine solche nachgewiesen werden. Unter „vollständiger“ Umschließung der Längsbewehrung konnte dieselbe Traglast erreicht werden, wie bei Versuchen die gemäß aktueller Normen bewehrt waren. Das Potenzial einer solchen alternativen Querkraftbewehrung ist, unter Einhaltung gewisser Grenzen, damit durchaus gegeben. Um Aussagen über die Tragfähigkeit bei einer weiteren Reduktion der Umschließungsbewehrung tätigen zu können, bedarf es weiterer Untersuchungen.

The construction industry is changing. Due to the climate crisis, a high inflation and other crises are gradually leading to a rethinking, also in the construction sector. In order to offer a high level of mobility to the society, major infrastructure project are required, such as the expansion of existing road and railway infrastructures. At the Institute of Structural Engineering, research unit for structural concrete at the Vienna University of Technology, researches are made on a new bridge construction method called LT-bridge construction. This is intended to minimise the economic costs to society through the decrease of resource consumption of materials and very short construction times using prefabricated concrete elements, in combination with in-situ concrete additions. In order to optimise work processes and decrease labour costs, an alternative form of shear reinforcement is used. This reinforcement, which is not covered by the current design standards,is intended to prevent time-consuming and labour-intensive threading of the longitudinal reinforcement into the already placed shear reinforcement. Therefore, shear reinforcement is used,onto which the longitudinal reinforcement can simply be placed. A confinement reinforcement then is placed on top, thus ensuring an alternative closing of the shear reinforcement, as well as the confinement of the longitudinal reinforcement. There is hardly any experimental data regarding such an alternative shear reinforcement design. In fact, such a design is not permitted by current design standards. For these reasons,experimental investigations in the laboratory of the Vienna University of Technology are intended to expand the understanding of the load-bearing behaviour of such a shear reinforcement. Therefore, a total of twelve tests on six beams were performed and subsequently analysed.This thesis deals with the fundamentals of shear load-bearing behaviour of reinforced concrete beams, the description of the experimental investigations, as well as their evaluation and the subsequent interpretation of the results. A considerable increase in the load-bearing capacity was demonstrated in the test results with confinement reinforcement compared to those without. Those tests with „complete“ confinement resulted in the same load-bearing capacity as the ones with usual stirrups, as defined by the state of the art design standards. The potential of such an alternative shear reinforcement design is therefore certainly given, subject to certain limits. In order to be able to make further statements regarding the load-bearing capacity with a further reduction of the confining reinforcement,further investigations are required.