Ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHPFRC) ist ein Faserverbundwerkstoff, der durch sehr hohe Dichtigkeit und Festigkeiten charakterisiert ist. Dadurch ergeben sich im Fertigteilbau, insbesondere für Spannbetonträger, völlig neue Möglichkeiten für gewichtsreduzierte, schlanke und dauerhafte Konstruktionen. Der Querkrafttragfähigkeit der zumeist profilierten, vorgespannten Binder mit dünnen Stegen ist dabei besondere Aufmerksamkeit zu schenken. In diesem Zusammenhang wurden am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) 14 Querkraftversuche an Spannbettträgern mit profiliertem Querschnitt unter Variation der Querschnittshöhe, des Vorspanngrads sowie des Fasergehalts und der Querkraftbewehrung durchgeführt. Für die Versuche wurde ein neuartiger Versuchsstand verwendet, der es ermöglicht, lediglich Trägerausschnitte (in diesem Fall halbe Träger unter Ausnutzung der Symmetrie) experimentell zu untersuchen. Der vorliegende Beitrag geht auf die Ergebnisse der Versuche, insbesondere in Bezug auf die wesentlichen Einflüsse der variierten Parameter, ein.
Due to the favorable material properties, Ultra‐High Performance Fiber‐Reinforced Concrete (UHPFRC) opens up new potential for precast options in PC bridge construction. On that matter, this article outlines the application, the load‐bearing behavior and advantages of two different possibilities: slender prestressed bridge girders and a prestressed trough‐shaped bridge element. Prestressed bridge girders made of UHPFRC allow for the realization of very slender cross‐sections with thin webs. For these beams, the shear capacity is the governing design issue. Hence, further investigations on the shear behavior with a variation of the fiber content, the prestressing level as well as the amount of shear reinforcement were undertaken. In this context, also size effects were examined using specimens with different construction heights up to 1.0 m. To enable testing of a high number of specimens with realistic cross‐sectional dimensions and at reasonable effort, an innovative experimental setup was developed and used for the investigations. Apart from these laboratory tests the present article deals with the pilot application of a railway bridge made of UHPFRC in Germany. The design and construction process as well as measurement results of the load and deformation behavior of the prestressed precast bridge element are presented and discussed.
Zusammenfassung Aufgrund von gestiegenen Anforderungen an Bestandsbrücken, insbesondere infolge einer stetigen Zunahme der Verkehrsbeanspruchung sowie diversen Anpassungen im Nachweiskonzept, zeigen sich bei der Nachrechnung von Spannbetonbrücken häufig ausgeprägte rechnerische Defizite bezüglich der Querkrafttragfähigkeit. In der Praxis sind jedoch oftmals keine entsprechenden Schadensbilder am Bauwerk sichtbar. Diese Diskrepanz ist aktuell Gegenstand mehrerer Forschungsvorhaben. In diesem Zusammenhang stellt sich auch die Frage nach dem Einfluss von aktuell nicht mehr zugelassenen Bügelformen, sowie generell von einem geringen Querkraftbewehrungsgehalt, auf die Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken. Hierzu wurden durch den Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München umfangreiche experimentelle Untersuchungen an insgesamt elf Spannbetonträgerausschnitten mit einem innovativen Versuchskonzept unter Anwendung der Substrukturtechnik durchgeführt. Dabei wurden Versuche zu Bügeln mit kurzen Übergreifungsstößen, einseitig offenen Bügeln mit geraden Stabenden und Steckbügeln im Stützbereich durchgeführt. Zudem wurden als Referenz Träger mit konventioneller sowie ohne Bügelbewehrung geprüft. Mithilfe quasi-kontinuierlicher faseroptischer Dehnungsmessungen konnten hierbei wichtige neue Erkenntnisse zum Einfluss der Bügelform auf das Querkrafttragverhalten gewonnen werden.
Zusammenfassung Durch gestiegene Anforderungen an Bestandsbrücken und diverse Anpassungen in den Nachweiskonzepten zeigen sich bei der Nachrechnung von Spannbetonbrücken häufig ausgeprägte rechnerische Defizite bezüglich der Querkrafttragfähigkeit, obwohl in der Praxis oftmals keine entsprechenden Schadensbilder am Bauwerk feststellbar sind. In diesem Zusammenhang stellt sich mitunter die Frage nach der Wirksamkeit von aktuell nicht mehr zugelassenen Bügelformen auf die Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken. Diesbezüglich wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an insgesamt 14 Spannbetonträger- ausschnitten mit einem innovativen Versuchskonzept durchgeführt. Hierbei konnten wichtige neue Erkenntnisse zur Beteiligung der unterschiedlichen Bügelformen am Querkrafttragabtrag gewonnen werden. Auf Grundlage der experimentellen Untersuchungen sowie theoretischer Überlegungen wurden Vorschläge zur Anrechnung dieser Bügelformen auf die Querkrafttragfähigkeit erarbeitet. Der Beitrag fasst die Ergebnisse der Versuche sowie Grundlagen zum Einfluss der Geometrie der Querkraftbewehrung zusammen und stellt ein Bemessungskonzept zur Anrechenbarkeit nicht normgemäßer Bügelformen vor.
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