Bestimmung der Mindestbewehrung von schubbanspruchten Stahlbetonscheiben mittels verschiedener Näherungsstufen
Autor: Pascal Gerecke
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Die Mindestbewehrung von schubbeanspruchte Stahlbetonscheiben soll das Versagen bei Schubrissen verhindern und ein duktiles Verhalten im Allgemeinen garantieren. Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die Bestimmungen der Mindestbewehrung für schubbeanspruchte Elemente in den meisten nationalen und internationalen Bemessungsnormen im Allgemeinen kein duktiles Verhalten garantieren, da sie auf veralteten empirischen Beobachtungen beruhen. Die vorhandenen mechanischen Modelle können jedoch immer noch nicht zuverlässig den Mindestgehalt an Schubbewehrung vorhersagen, um ein ausreichendes Verformungsvermögen für eine sichere Anwendung der Plastizitätstheorie zu gewährleisten. Die Masterarbeit zielt darauf ab, das Problem der minimalen Schubbewehrung mit Hilfe verschiedener Näherungsstufen zu approximieren.
Diese verschiedenen Näherungsstufen sind Bestimmungen von Bemessungsnormen, ein Gleichgewichtsansatz ohne plastische Umlagerung, Grenzwertanalyseverfahren wie die Bruchmechanismen und die Fließbedingungen für Scheibenelemente und das gerissene Scheibenmodell mit rotierenden Rissen (CMM-R).
Mehrere Parameterstudien zeigen, dass die Tragfähigkeit und Verformungskapazität von Scheibenelementen mit geringer Schubbewehrung von mehreren Faktoren abhängt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Daher sollte die minimale Schubbewehrung in Abhängigkeit von der Duktilität der Bewehrung, dem Längsbewehrungsgehalt sowie dem Bewehrungsabstand und Stabdurchmesser variieren und nicht nur von Materialfestigkeiten abhängen, wie es in der aktuellen Bestimmung der SIA 262 der Fall ist.
Ein Vergleich mit Experimenten zeigt, dass die Modellvorhersagen für Proben mit Schubbewehrungsgehalt im Bereich der minimalen Schubbewehrung deutlich ungenauer sind als für Proben mit relativ starker Bewehrung in beiden Richtungen. Dies kann durch mehrere Einschränkungen dieser Modelle erklärt werden. Eine dieser Einschränkungen ist, dass die Modelle von einem stabilen Rissbild ausgehen, die Elemente mit geringem Bewehrungsgehalt aber dazu neigen, in der Rissbildungsphase zu versagen. Daher ist ihre Anwendbarkeit für Untersuchungen bezüglich der minimalen Schubbewehrung fraglich.
Da die Anforderungen an die minimale Schubbewehrung komplex sind und die angewandten Modelle gewissen Einschränkungen unterliegen, ist es nicht das Ziel dieser Arbeit, die minimale Schubbewehrung zu definieren. Vielmehr geht es darum, das Verständnis für die Abhängigkeiten von mehreren Faktoren zu verbessern. Eine der Herausforderungen für zukünftige Forschung ist die Definition einer minimalen Schubbewehrung, die komplex genug ist, um die wesentlichen Abhängigkeiten darzustellen und gleichzeitig einfach genug für eine effiziente Anwendung bleibt.
