Versuche zum Querkrafttragverhalten bei gleichzeitiger Zugnormalkraft

Querkraftbeanspruchte Stahlbetonplatten können unter bestimmten Umständen durch zusätzliche Zugnormalspannungen belastet sein. Beispiele dafür sind Platten unter Zwangbeanspruchung, Stahlbetonfahrbahnplatten von Verbundbogenbrücken oder Silowände. Der Ansatz zur Berücksichtigung von Normalspannungen im aktuellen Bemessungskonzept für Querkraft ohne Querkraftbewehrung nach Eurocode 2 (EC2) wurde über Versuche an vorgespannten Einfeldträgern kalibriert. Da der Einfluss von Zugnormalkräften durch den Bemessungsansatz nur näherungsweise erfasst wird, wurden am Institut für Massivbau der RWTH Aachen Versuche an Plattenstreifen unter Querkraft- und gleichzeitiger Zugnormalkraftbeanspruchung durchgeführt. Neben Einfeldträgern wurden auch Plattenstreifen mit Durchlaufwirkung getestet, um den Einfluss praxisnaher statischer Systeme zu untersuchen. Durch den Momentenwechsel im Mehrfeldsystem entsteht ein Bereich ohne Biegebeanspruchung, der das Schubfeld in zwei Abschnitte unterteilt (Feld- und Stützmomentenbereich). Da sich beim Biegeschubversagen der maßgebende Schubriss in der Regel aus einem Biegeriss entwickelt, wird das Tragverhalten zum einen durch das statische System beeinflusst und zum anderen durch die kombinierte Normalkraft- und Biegebeanspruchung. Abweichend vom linearen Ansatz der Normalspannung im EC2 wurde in den eigenen experimentellen Untersuchungen sowie bei Versuchen aus der Literatur mit steigender Zugbeanspruchung ein degressiver Einfluss der Zugnormalspannung auf die Querkrafttragfähigkeit festgestellt.

Tests on Shear Behaviour with Concurrent Normal Tensile Action
Reinforced concrete (RC) slabs under shear loading can sometimes be subjected to additional normal tensile stresses. Examples are slabs under constraint stresses, RC bridge deck slabs of composite arch bridges or silo walls. The coefficient for normal stresses in the current design approach for shear without shear reinforcement according to Eurocode 2 (EC2) was calibrated using tests on prestressed simply supported beams. The influence of normal tensile forces is only approximately covered by the design approach. Therefore, tests were carried out at the Institute of Structural Concrete at RWTH Aachen University on slab strips under shear and simultaneous tensile normal force loading. In addition to single-span slab segments, tests on continuous members were also carried out to investigate the influence of more realistic structural systems. The point of contraflexure in multi-span systems results in an area without bending stresses, which divides the shear span into two regions (sagging and hogging moment area). Since the critical shear crack usually develops from a flexural crack for flexural shear failure, the load-bearing behaviour is influenced by the loading conditions on the one hand and by the combined normal and flexural loading on the other hand. Contrary to the linear approach for the influence of the normal stress in the EC2, a degressive influence of the tensile normal stress on shear capacity was found in the own experimental investigations as well as in tests from literature review with increasing tensile stress.