Steigerung der Durchstanztragfähigkeit und Duktilität durch die Zugabe moderner Hochleistungsstahlfasern

Abstract

Seit der Veröffentlichung normativer Vorschriften zur Bemessung von Stahlfaserbeton in Deutschland und Europa gewinnt dessen Einsatz für tragende Konstruktionen des Hoch‐ und Ingenieurbaus stetig an Bedeutung. Nach Eintreten der Rissbildung im Beton ermöglichen Makrofasern aus Stahl eine effektive Übertragung von Zugspannungen über den Riss hinweg, was sich in Bezug auf das Durchstanztragverhalten als besonders vorteilhaft erweist. Während für die Durchstanztragfähigkeit stahlfaserbewehrter Flachdecken mit Plattendicken bis 150 mm zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen Untersuchungen an praxisrelevanten Plattenstärken von 200 mm bis 300 mm nahezu gänzlich. Zudem versprechen Fortschritte in der Leistungsfähigkeit moderner Stahldrahtfasern ein verbessertes Trag‐ und Verformungsverhalten des Stahlfaserbetons. Zur Untersuchung des Durchstanztragverhaltens stahlfaserbewehrter Flachdecken mit praxisrelevanten Plattendicken wurden acht Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten mit unterschiedlichen Plattenstärken durchgeführt. Als weitere Einflussparameter standen der Stahlfasertyp und insbesondere der Stahlfasergehalt im Vordergrund. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über die durchgeführten Versuche und diskutiert die gewonnenen Ergebnisse. Anhand eines Vergleichs der experimentell gewonnenen Versagenslasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach der Richtlinie „Stahlfaserbeton“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie nach fib Model Code 2010 erfolgt eine Bewertung der Bemessungsansätze.

Durchstanztragverhalten stahlfaserverstärkter Flachdecken mit Durchstanzbewehrung

“…Die Betonage der Versuchskörper erfolgte mittels Transportbeton mit einem Größtkorndurchmesser d g des Zuschlags von 16 mm und Stahlfasergehalten V f von 0 Vol.‐% (Bezeichnung „M0“) sowie 1,0 Vol.‐% (≈ 80 kg/m 3 , M3). Hierbei kam die bereits in [5] verwendete Betonrezeptur zur Anwendung. Aus herstellungs‐ und witterungsbedingten Einflüssen schwankten die mittleren Zylinderdruckfestigkeiten f cm,cyl (∅ 150/300 mm) am Versuchstag in einem Bereich von 35 bis 41 MPa.…”

“…Die Versuchsbezeichnungen aus Tab. 1 orientieren sich an den Bezeichnungen aus [5] und werden aus der Betonmischung, der Plattendicke, dem Längsbewehrungsgrad sowie der Durchstanzbewehrung nach dem Schema „M3‐25‐175‐B10“ (Mischung M3, 25 cm Plattendicke, 1,75 % Längsbewehrungsgrad, Bügel ∅ 10 mm) gebildet.…”

“…In Anlehnung an die Versuche aus [5] erfolgte die Versuchsdurchführung anhand der in Bild 3 dargestellten Versuchseinrichtung. Die Lastaufbringung erfolgte durch einen zentrisch angeordneten Hydraulikzylinder, der die Last über den angeformten Stützenabschnitt in die Platte einleitete.…”

“…Um erste Erkenntnisse zum Durchstanztragverhalten stahlfaserverstärkter Flachdecken mit Durchstanzbewehrung zu gewinnen, wurden insgesamt sieben Durchstanzversuche an zentrisch belasteten Flachdeckenausschnitten mit Bügeln und Doppelkopfbolzen als Durchstanzbewehrung durchgeführt. Die Konzeption des Versuchsprogramms erfolgte aufbauend auf einer vorhergehenden Versuchsreihe stahlfaserverstärkter Flachdecken ohne Durchstanzbewehrung [5]. Ziel der Untersuchungen war es, fundierte Aussagen über das steifigkeitsabhängige Zusammenspiel von Stahlfaserbeton und Durchstanzbewehrung im Bereich des Decken‐Stützen‐Knotens treffen zu können.…”

Neuauflage DAfStb‐Richtlinie Stahlfaserbeton

“…B. die Einbeziehung hochfester Betone, vorgespannte Bauteile und weit höhere Faserklassen sein. Aktuell laufende Forschungsprojekte beschäftigen sich unter anderem mit dem Durchstanzen bei Kombinationsbewehrung [14], der Nutzung von Mikrofasern und Fasercocktails [15–17], dem Einsatz von Fasern in ultrahochfesten Betonen [18–19], der Teilflächenpressung und Hybridbewehrung [20–22] oder der Nutzung extrem hoher, sogenannter überkritischer Fasergehalte [23, 24], die z. B. übliche kreuzweise Oberflächenbewehrungen ersetzen können.…”