Experimentelle Untersuchung von Stahlbetonbalken ohne Bügelbewehrung unter Stoßbelastung

Versuche an Stahlbetonbalken ohne Bügel dienen häufig als vereinfachte Grundlage zur darauf aufbauenden numerischen Simulation von Stahlbetonplatten. In diesem Beitrag wird eine experimentelle Studie des Verhaltens von Stahlbetonbalken unter Stoßbelastung vorgestellt. Die Versuche wurden im 11 m hohen Fallturm des Otto‐Mohr‐Laboratoriums der TU Dresden mit zylindrischen Impaktoren von 100 mm Durchmesser durchgeführt, welche mit Druckluft auf Geschwindigkeiten zwischen 2,7 m/s und 25,8 m/s beschleunigt wurden. Die verwendeten Impaktoren wogen 14,22 kg und 21,66 kg. Die Impaktor‐ und Auflagerkräfte, die Balkenverschiebungen und ‐beschleunigungen wurden an ausgewählten Stellen erfasst. Die Sensordaten wurden durch digitale Bildkorrelation (DIC) ergänzt. Die Balken wiesen je nach Aufprallgeschwindigkeit und ‐masse unterschiedliche Versagensarten auf. Scherrisse bildeten sich ab Aufprallgeschwindigkeiten von etwa 11 m/s, was beim leichteren Impaktor einer kinetischen Impaktorenergie von 860 J entspricht. Unter Aufprallgeschwindigkeiten von etwa 22 m/s wurde die Bildung eines Durchstanzkegels in der Nähe des Belastungspunkts beobachtet. Diese Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse zur Bewertung von Stahlbetonbalken ohne Querkraftbewehrung unter Impaktbelastung. Weiterhin dienen die Ergebnisse der Verbesserung von numerischen Modellen, sodass diese präziser und verlässlicher komplexe Großstrukturen abbilden können.

Experiments on reinforced concrete beams without stirrups are often utilized as a simplified basis to calibrate numerical models of reinforced concrete slabs. This paper details an experimental study on the behavior of reinforced concrete beams without stirrups subjected to impact loading. For this study, the 11‐meter‐high drop tower at the Otto Mohr Laboratory of TU Dresden was used to accelerate a cylindrical impactor with a diameter of 100 mm. Compressed air accelerated the impactor to velocities between 2.7 m/s and 25.8 m/s. The impactor masses were 14.22 kg and 21.66 kg, respectively. Data on impactor and support forces, displacements, and accelerations were collected. Digital image correlation supplemented the measurements. The study revealed that the behavior of the beams exhibited different failure modes depending on the impactor velocity and mass. The shear cracks started to form at impactor velocities of approximately 11 m/s, corresponding to the lighter impactor's kinetic energy of 860 J. Furthermore, the formation of a punching cone near the loading point at impactor velocities of around 22 m/s was observed. These findings provide valuable insights for designing and thoroughly assessing the performance of shear‐deficient reinforced concrete beams under impact loading. The results serve as a foundation for enhancing the precision and reliability of numerical models, facilitating further investigations into complex structural systems.