Zur Biegebemessung kombiniert bewehrter UHFB-Biegeträger

Die Bestimmung der Biegetragfähigkeit von mit Betonstahl und Stahlfasern kombiniert bewehrten Querschnitten erfordert eine Erweiterung der für Stahl- und Spannbeton geltenden Annahmen. Zur Berücksichtigung der Fasertragwirkung im Biegeriss wird eine Spannungs-Dehnungs-Linie in der Regel aus gemessenen Spannungs-Rissöffnungs- oder Last-Durchbiegungs-Kurven abgeleitet. Bei der Umrechnung dient eine sogenannte strukturelle charakteristische Länge als Bezugsgröße. Im Rahmen dieses Beitrags werden bei der Ermittlung dieser Länge Einflüsse aus der Querschnittshöhe und weitere, die Rissbildung beeinflussende Parameter berücksichtigt. Als “Spannungs-Dehnungs-Linie” wird ein Spannungsblock mit einer Grenzdehnung vorgeschlagen, die sich am Erreichen einer “kritischen” Rissbreite orientiert. Die “kritische” Rissbreite kennzeichnet bei rein stahlfaserbewehrten Querschnitten das Maximum der Fasertragwirkung im Biegeriss und bei kombiniert bewehrten Querschnitten den Beginn der Verformungslokalisierung. Die Verformungslokalisierung tritt bei kombiniert bewehrten Querschnitten als weiterer möglicher Versagensmodus zu den bekannten Versagensformen Biegezugversagen und Biegedruckversagen hinzu. Durch den vorgeschlagenen Bemessungsansatz werden die Biegetragfähigkeit, der Momenten-Krümmungs-Zusammenhang und der Versagensmodus ausgewählter Versuche sehr gut abgebildet. Eine Parameterstudie zeigt grundlegende Zusammenhänge auf, die auch in Experimenten beobachtet werden konnten.

Flexural design of UHPC girders with mixed reinforcement
Determining the flexural strength of cross-sections reinforced with a combination of reinforcing bars and steel fibres requires enhancing the assumptions applicable to reinforced and prestressed concrete. To account for the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack, generally, a stress-strain curve is derived from measured stress-crack opening or load-deflection curves. A so-called structural characteristic length serves as reference value for conversion. Within the scope of this paper, influences from the cross-section height and other parameters influencing crack formation are taken into account when determining the structural characteristic length. A stress block with a limit strain, which refers to reaching a “critical” crack width, is proposed as “stress-strain curve”. The “critical” crack width marks the maximum of the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack in case of cross-sections exclusively reinforced with steel fibres and the beginning of strain localisation in case of cross-sections with mixed reinforcement. With mixed reinforced cross-sections, strain localisation is a further possible failure mode in addition to the well-known failure modes flexural tensile failure and flexural compression failure. The bending capacity, the moment-curvature relationship and the failure mode of selected tests are represented very well by the proposed design approach. A parameter study shows basic relationships that could also be observed in experiments.