Steigerung der Durchstanztragfähigkeit und Duktilität durch die Zugabe moderner Hochleistungsstahlfasern

Seit der Veröffentlichung normativer Vorschriften zur Bemessung von Stahlfaserbeton in Deutschland und Europa gewinnt dessen Einsatz für tragende Konstruktionen des Hoch- und Ingenieurbaus stetig an Bedeutung. Nach Eintreten der Rissbildung im Beton ermöglichen Makrofasern aus Stahl eine effektive Übertragung von Zugspannungen über den Riss hinweg, was sich in Bezug auf das Durchstanztragverhalten als besonders vorteilhaft erweist. Während für die Durchstanztragfähigkeit stahlfaserbewehrter Flachdecken mit Plattendicken bis 150 mm zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen Untersuchungen an praxisrelevanten Plattenstärken von 200 mm bis 300 mm nahezu gänzlich. Zudem versprechen Fortschritte in der Leistungsfähigkeit moderner Stahldrahtfasern ein verbessertes Trag- und Verformungsverhalten des Stahlfaserbetons.
Zur Untersuchung des Durchstanztragverhaltens stahlfaserbewehrter Flachdecken mit praxisrelevanten Plattendicken wurden acht Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten mit unterschiedlichen Plattenstärken durchgeführt. Als weitere Einflussparameter standen der Stahlfasertyp und insbesondere der Stahlfasergehalt im Vordergrund. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über die durchgeführten Versuche und diskutiert die gewonnenen Ergebnisse. Anhand eines Vergleichs der experimentell gewonnenen Versagenslasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie nach fib Model Code 2010 erfolgt eine Bewertung der Bemessungsansätze.

Increase of the punching shear capacity and structural ductility achieved through utilisation of modern high-performance steel fibres
Since the introduction of normative regulations for the design of steel fibre reinforced concrete in Germany and Europe, the application is recently growing in concrete engineering. After crack formation has occurred in the concrete, macro fibres made of steel allow an effective transfer of tensile stresses across the crack, which proves to be particularly advantageous regarding punching shear failure. While there are numerous test results available for the punching shear capacity of steel fibre reinforced concrete slabs with slab thicknesses of up to 150 mm, there is an almost complete lack of tests on practically relevant slab thicknesses. In addition, advances in the performance of modern steel fibres promise improved load-bearing and deformation behaviour of the steel fibre concrete.
Eight punching shear tests were carried out on flat slab specimens with different slab thicknesses to investigate the punching shear behaviour of steel fibre reinforced flat slabs with practically relevant slab thicknesses. Further investigated influencing parameters were the steel fibre type and in particular the steel fibre content. This article provides an overview of the tests carried out and discusses the results obtained. Based on a comparison of the experimentally obtained failure loads with the calculated punching shear capacities according to the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) as well as according to fib Model Code 2010, an evaluation of the design approaches will be provided.