Auswertung von Rissreibungsspannungen mittels 3D Scans von Biegeschubrissflächen

Bereits seit dem Einzug von bewehrtem Beton als Bauweise im 19. Jahrhundert werden Fragestellungen hinsichtlich der Übertragung von Querkräften beforscht. Über die Zeit veränderte sich der Fokus, und häufig führte ein Erkenntnisgewinn zur Identifikation neuer Fragestellungen. Bis heute wird die Querkraftbemessung durch semi‐empirische Ansätze dominiert, obwohl mechanische Traganteile seit Langem bekannt sind. Moderne Messtechnik und höhere Rechenleistung erlauben eine Auswertung dieser Traganteile und tragen zum vertieften Verständnis des Tragverhaltens von Stahlbetonbauteilen unter Querkraftbeanspruchung bei. Einer der anerkannten Traganteile ist die Rissreibung entlang des geneigten Schubrisses. Mittels digitaler Bildkorrelation kann die Risskinematik (Rissöffnung und ‐translation) an der Bauteilseite erfasst werden und als Eingangsgröße zur Ermittlung von Rissreibungsspannungen herangezogen werden. An der Bauteilseite zeigt sich jedoch nur ein Teil des Risses, dessen Verlauf im Bauteilinneren z. T. abweicht. Im vorliegenden Beitrag wurden daher Bauteile nach dem Querkraftversagen aufgeschnitten und die Schubrissflächen vollständig eingescannt und digitalisiert. Anhand einer Variation von Risskinematiken und der Anwendung verschiedener Rissreibungsmodelle wurden verschiedene Schnitte entlang der Bauteilbreite ausgewertet und gegenübergestellt.

Since the introduction of reinforced concrete as a construction method in the 19th century, research has been conducted into the transfer of shear forces. Over time, the focus has shifted, and new insights have often led to the identification of new research questions. To this day, shear design is dominated by semi‐empirical approaches, even though the mechanical contribution to load‐bearing capacity has long been known. Modern measurement technology and increased computational power allow for the evaluation of reinforced concrete components under shear loading and contribute to a deeper understanding of their structural performance. One of the recognized shear transfer mechanisms is aggregate interlock along the inclined shear crack. Using Digital Image Correlation, crack kinematics (crack opening and translation) can be recorded on the component surface and used as an input parameter to determine aggregate interlock stresses. However, only a portion of the crack is visible on the component surface, and its path may differ in parts within the interior of the component. In this paper, therefore, components were cut open after shear failure, and the shear fracture surfaces were fully scanned and digitized. Based on a variation of crack kinematics and the application of different aggregate interlock models, various sections along the width of the component were evaluated and compared.