The strengthening of concrete structures is becoming more and more important. To achieve this need for strengthening measures, technically innovative, simple and economical systems for subsequent strengthening are required. At the University of Innsbruck, a system for subsequent strengthening of the punching shear zone through the installation of concrete screws has been developed. These screws are installed from the soffit side of the slab in vertically predrilled holes and are arranged concentrically around the support. This paper discusses the results of four test series, with a total of 21 specimens used to develop the system. The system, which can be very easily installed, demonstrates a significant increase of the shear punching capacity and a reduction in brittle failure modes. In addition, cyclic loading with typical levels of service load has no negative effect on the effectiveness of the system. Finally, the influence of the flexural reinforcement ratio on the effectiveness of the strengthening system was investigated.
A major part of central European infrastructure buildings was designed decades ago and has different needs of strengthening. Increasing traffic volume, increasing axle loads, and a growth in transport volume as well as more restrictive design rules are the reasons why the support regions of existing bridges and flat slabs often show a lack of punching resistance today. At the University of Innsbruck, a system for subsequent strengthening by the use of concrete screws was developed. Various laboratory tests showed that the system leads to a significant increase of punching resistance with minimal efforts for its installation. This article deals with the development of a numerical model that can predict the punching loads of unstrengthened and screwstrengthened punching plates. Further the punching loads from the laboratory tests and the simulations are compared to the predictions of a design approach. The presented novel design approach is an advancement of the existing Eurocode 2 provisions and allows the influence of the screws on the punching resistance to be taken into account. The comparison shows that the numerical model predicts the punching resistances in an appropriate way and the design approach predicts them on the safe side. The presented design approach was included into the technical assessment for the concrete screws of the system reLAST as post-installed punching reinforcement system [Z-15.1-340 (2019)] in order to be applicable in practice.
Der Durchstanzwiderstand im Bereich des Stützenanschlusses ist heute bei bestehenden Plattenbrücken und Flachdecken im Vergleich zu den rechnerisch anzusetzenden Einwirkungen oft zu gering. Dies ist sowohl durch geänderte Nutzungsbedingungen wie zum Beispiel höhere Lasten als auch durch restriktivere Bemessungsansätze begründet. Herkömmliche Methoden der nachträglichen Durchstanzverstärkung gehen mit hohem Aufwand und hohen Kosten einher, da sie in der Regel bedingen, dass das Tragwerk von der Unter- und Oberseite aus zugänglich sein muss. Das führt zu massiven Nutzungseinschränkungen während der Arbeiten und erfordert zum Beispiel bei Brücken kostenintensive Detaillösungen zur Wiederherstellung der Tragwerksabdichtung. Am Arbeitsbereich Massivbau und Brückenbau der Universität Innsbruck wurde ein technisch innovatives, ressourcenschonendes und wirtschaftliches Verfahren zur nachträglichen Erhöhung des Durchstanzwiderstandes entwickelt, bei dem aus der Verankerungstechnik bekannte Betonschrauben als Verstärkungselemente eingesetzt werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von zwei durchgeführten Versuchsserien, bestehend aus elf Versuchsplatten, vorgestellt und miteinander verglichen. Um den möglichen Einsatz des Systems bei Brücken zu verifizieren und die Ermüdungsresistenz des Systems zu untersuchen wurden auch Durchstanzversuche unter zyklischer Belastung durchgeführt. Es zeigt sich, dass mit dem Verstärkungssystem Betonschraube eine signifikante Erhöhung des Durchstanzwiderstandes erzielt wird, das Versagen weniger spröde eintritt und eine zyklische Vorbelastung auf Gebrauchslastniveau keinen negativen Einfluss auf die Verstärkungswirkung des Systems hat.
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