Shear in RC-slabs under concentrated loads close to support
Final Report Abstract
Um das Tragverhalten von Stahlbetonplatten unter konzentrierten Blocklasten zu untersuchen, wurden insgesamt 14 weitgehend identische Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung (im Grundriss 3,25 m x 4,50 m, h = 25 cm) getestet. Die Versuchsbreite wurde so gewählt, dass auch bei Schubschlankheiten von av/d = 6,0 ein 2-axiales Plattentragverhalten vorlag. Die Kragplatten wurden durch eine Einzel- bzw. eine Doppellast im Abstand von av = 1,0d bis 6,0d belastet. Eine umfangreiche Versuchsdokumentation steht online zur Verfügung (DOI: 10.15480/882.1443). Versuchsbegleitend wurden stofflich nichtlineare FE-Berechnungen (nlFEM) durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde der Einfluss eines direkten Lastabtrages bei auflagernahmen Blocklasten näher untersucht. Der Einflussbereich der direkten Abstützung bei Platten ist größer als nach aktueller Norm zu erwarten war. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen und der Auswertung weiterer Versuche aus der Literatur konnte ein Ansatz zur Berücksichtigung des direkten Lastabtrags bei Platten entwickelt werden. Die Versuche zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit der Platten für av/d ≥ 2,75 unabhängig von der Laststellung ist. Diese Tatsache und die Auswertung der Rissbilder, sowie der Dickenmessungen zeigen, dass es sich um ein lokales Versagen der Platte im Bereich der Lasteinleitung handelt, welches dem Durchstanzversagen bei einer Randstütze ähnelt. Die bisher übliche Annahme einer mitwirkenden effektiven Breite in Abhängigkeit des Abstandes der Einzellasten zum Auflager, z.B. nach Heft 240 oder eine Lastausbreitung unter 45°, scheint nicht gerechtfertigt. Die Versuche mit zwei Lasten liefern gegenüber den Versuchen mit einer Last eine etwa 30% größere Traglast bezogen auf die Versuche mit einer Blocklast. Das zeigt, dass sich die Lasten untereinander beeinflussen. Die 30 %ige Lasterhöhung lässt sich über einen Vergleich der linear-elastischen Schnittgrößen im Bereich der Lasteinleitung erklären. Anders als nach den derzeitigen Rechenansätzen zu erwarten, hatte die Reduzierung der Bewehrung keinen Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit. Gleiches gilt auch für die Betondruckfestigkeit. Die umfangreichen Versuchsergebnisse wurden zur Validierung von physikalisch nichtlinearen FEM-Berechnungen verwendet. Durch die numerischen Untersuchungen konnte die Plattenbreite ermittelt werden, ab welcher sich keine weitere Ausbreitung von konzentrierten Einzellasten mehr feststellen lässt, bzw. ab welcher von einem idealem Plattentragverhalten ausgegangen werden kann. Für die Belastung mit einer Last ergibt sich eine Breite von ca. 4,0 m. Weiterhin wurde mittels statischer Auswertung einer Datenbank mit ca. 560 Plattenversuchen unter Einzellasten ein Ansatz zur Berücksichtigung des Einflusses des direkten Lastabtrags bei Platten unter auflagernahen Einzellasten entwickelt (β = av/2,75d).
Publications
- (2017), „Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Lastabtrag konzentrierter Lasten in Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung,“ in Beiträge zur 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium Band 1, TU Kaiserslautern, Berlin, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V., 2017, pp. 240-250
L. Henze und G. Rombach
- (2017), „Load transfer of concentrated forces close to the support of concrete slabs without shear reinforcement,“ in FIB Symposium 2017, Masstricht
G. Rombach und L. Henze
- (2017), „Querkraftragfähigkeit von Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung unter konzentrierten Einzellasten,“ Beton- und Stahlbetonbau, Vol. 112, Heft 9, pp. 568-578
G. Rombach und L. Henze
(See online at https://doi.org/10.1002/best.201700040) - Versuche zur Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonplatten unter auflagernahen Einzellasten; Versuchsbericht, TU-Hamburg: Institut für Massivbau, 2017
L. Henze und G. Rombach
(See online at https://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/1446 DOI:10.15480/882.1443)
