Einheitliches Fachwerkmodell fuer Stahlbeton- und Spannbetonbauteile unter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung / Uniform framework model for reinforced and prestressed concrete structural members under shear and torsion loading

In der Veroeffentlichung werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Herleitung eines konsistenten und einheitlichen Fachwerkmodells fuer kombinierte Querkraft- und Torsionsbeanspruchung von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen dargestellt. Eine Veranlassung zur Behandlung dieses Themas sind offene Fragen, die sich bei der Anwendung der Bemessungsgleichungen nach DIN 1045-1 fuer Querkraft und Torsion ergeben. Zum einen ergibt sich bei der Bemessung haeufig ein flacher rechnerischer Druckstrebenwinkel von 18 Grad, der in Versuchen nur bei sehr hohen zusaetzlichen Druckkraeften beobachtet wurde. Zum anderen fehlt ein gleitender Uebergang zwischen schubbeanspruchten Bauteilen mit und ohne Querkraftbewehrung. Die bisher verwendeten Fachwerkmodelle wurden zudem zunaechst fuer querkraftbeanspruchte Bauteile abgeleitet und dann auf Torsionsbeanspruchung uebertragen. Es fehlte bisher ein Fachwerkmodell, das die kombinierte Beanspruchung aus Querkraft und Torsion beruecksichtigt. In der Veroeffentlichung wird nun gezeigt, dass sich trotz des unterschiedlichen Tragverhaltens auf Querkraft und Torsion ein einheitliches Modell fuer die kombinierte Beanspruchung aus Querkraft und Torsion ableiten laesst. Dazu enthaelt das Modell einen Fachwerkanteil und einen darueber hinausgehenden Betontraganteil. In dem vorgeschlagenen Modell kann die Druckstrebenneigung innerhalb vorgegebener Grenzen frei gewaehlt werden. In Versuchen wurden Grenzen der Druckstrebenneigung von 25 Grad beziehungsweise 65 Grad festgestellt, die fuer die Bemessung mit einem entsprechenden Sicherheitsabstand auf zulaessige Grenzen von 30 Grad und 60 Grad abgemindert werden sollten. Dabei kann sowohl fuer Querkraft als auch Torsion der gleiche Winkel angesetzt werden. Der ueber die Fachwerkwirkung hinausgehende Betontraganteil wird auf die Querkrafttragfaehigkeit der ungerissenen Betondruckzone zurueckgefuehrt und entspricht im Grenzfall der Querkrafttragfaehigkeit des unverbuegelten Querschnitts. Hierdurch wird der bisher in der Bemessung fehlende gleitende Uebergang zwischen Bauteilen mit und ohne Schubbewehrung erreicht. Der rechnerische Betontraganteil nimmt mit zunehmender Schubbewehrung und mit zunehmender Torsionsbeanspruchung des Querschnitts ab. ABSTRACT IN ENGLISH: Following the design provisions for shear and torsion according to DIN 1045-1 the following two principle questions are raised: For a lot of situations in standard design praxis the allowable inclination of the concrete strut is determined to an angle as small as about 18 degrees - while such a gentle strut angle in tests could only be proved in cases of a high level additional compression force. Additionally, with the given two different design approaches a smooth transition between structures with and without required shear reinforcement is lacking. For the purpose of a general review experimental as well as theoretical investigations for beams under shear loading and torsion loading have been conducted. As consequence of the obtained results a uniform strut-and-tie model with simple application has been derived. (A)