Tragverhalten von teilflächenbelasteten Stahlbetonblöcken und Betongelenken

Betongelenke sind monolithische, aber dennoch gelenkige Verbindungen im Massivbau (Abb. 1a). Durch die Verjüngung des Querschnitts in eine Richtung werden die Druckspannungen in einer schmalen Zone konzentriert ("Hals" des Gelenks). Dies erlaubt die Aufnahme von grossen Rotationen und ergibt kleine Momentenwiderstände in der Verjüngung.
Betongelenke werden seit mehr als einem Jahrhundert erfolgreich im Hoch- und Brückenbau eingesetzt, um unerwünschte Beanspruchungen - insbesondere infolge von Zwängungen - zu reduzieren. Im Vergleich mit festen mechanischen Lagern, die dem gleichen Zweck dienen, weisen Betongelenke verschiedene Vorteile auf, insbesondere in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Dauerhaftigkeit, Robustheit und Nachhaltigkeit. Trotz dieser Vorteile und der guten Erfahrungen in ausgeführten Bauwerken hat der Einsatz von Betongelenken in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung verloren. Ein wichtiger Grund dafür ist der Umstand, dass ihre Bemessung und konstruktive Durchbildung auf relativ alten, auf empirischen Regeln beruhenden Richtlinien beruht, die mit den heutigen Bemessungskonzepten nur bedingt kompatibel sind. Bereits für den grundlegenden Fall der einachsigen Druckbelastung (das im Wesentlichen einer Teilflächenbelastung entspricht, siehe Abb. 1b) besteht eine erhebliche Wissenslücke. Das Verständnis des Tragverhaltens von Betongelenken unter allgemeiner Belastung ist mit noch grösseren Unsicherheiten und offenen Fragen verbunden.
In diesem Forschungsprojekt werden diese Wissenslücken mit einer Kombination aus analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen angegangen, mit dem Ziel, mechanisch konsistente und experimentell validierte Modelle zu entwickeln (siehe Abb. 2). Die Ergebnisse dieser Forschung sollen die bestehenden Unsicherheiten bei der Bemessung und Überprüfung von Betongelenken beseitigen, so dass sie in Zukunft vermehrt angewendet werden können, ohne dass spezielle Untersuchungen im Einzelfall erforderlich sind.