144 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Beton- und Stahlbetonbau 112 (2017), Heft 3 DOI: 10.1002/best.201600075 FACHTHEMA Peter Heek, Katharina Look, Fausto Minelli, Peter Mark, Giovanni Plizzari FACHTHEMA Datenbank für querkraftbeanspruchte Stahlfaserbetonbauteile Bewertung der Bemessungsansätze nach DAfStb-Richtlinie und fib Model Code 2010 1 Einleitung Im Zug der Weiterentwicklung des Eurocodes 2 bis zum Ende dieses Jahrzehnts sollen auch Bemessungsansätze für Stahlfaserbeton integriert werden. Sie müssen nach- weislich sicher sein, gleichzeitig aber die einzusetzenden Materialien wirtschaftlich nutzen. Die Bewertung von Ansätzen erfolgt dabei häufg an Datenbanken von Expe- rimenten, sodass Modellqualität und Sicherheitsniveau anhand von Streuungen und Fraktilwerten quantifzier- bar werden. Eine solche Datenbank und Ansatzbewer- tung stellt der Beitrag für die Querkraftbemessung von stahlfaserbewehrten Bauteilen ohne und mit zusätzlicher Querkraftbewehrung vor. Wesentlicher Parameter ist da- bei die durch die Fasern erzeugte Nachrisszugfestigkeit. Auf ihre Ermittlung aus Biegezugversuchen im Drei- bzw. Vierpunktprinzip und empirischen Ansätzen wird daher gesondert eingegangen. Beim Nachweis ausreichender Querkrafttragfähigkeit stahlfaserbewehrter Bauteile ist zwischen solchen ohne (in der Regel Platten, Fundamente) und mit (in der Regel Bal- ken) zusätzlich rechnerisch erforderlicher Querkraftbe- wehrung zu unterscheiden. Bei Bauteilen ohne zusätzliche Querkraftbewehrung bilden sich mit zunehmender Belas- tung S-förmige Schubrisse aus, die sich ausgehend vom ge- zogenen Querschnittsrand bis in die Druckzone fortsetzen können. Der Lastabtrag erfolgt im Wesentlichen über – Bogentragwirkung – Kornverzahnung zwischen den Rissen – Dübelwirkung der Biegezugbewehrung – Zugkraftübertragung durch Fasern im Schrägriss. Für die Bemessung von Bauteilen mit Querkraftbeweh- rung existiert in der Literatur eine Vielzahl an Modellen. Für eine Übersicht sei z. B. auf [1–5] verwiesen. Die maß- gebende Wirkung der Stahlfasern beim Querkraftabtrag ist auch hier in der Zugkraftkomponente im Schrägriss zu sehen [6, 7]. Gegenüber der obigen Aufzählung kommt ein Bügeltraganteil hinzu. Bild 1 zeigt dazu schematisch die rechnerischen Traganteile. Zur Gewährleistung einer Mindestquerkrafttragfähigkeit beim Übergang in den fachwerkartigen Tragzustand ist bei Balken eine Mindestquerkraftbewehrung vorzusehen, die durch den Einsatz von Stahlfasern nach DAfStb- Richtlinie [8] und Model Code 2010 [9] bis auf null redu- ziert werden kann. 2 Ermittlung der rechnerischen Zugfestigkeit 2.1 Herangehensweise Stahlfaserbeton gilt als Beton nach Eigenschaften, des- sen Leistungsfähigkeit mittels verformungsgesteuerter Biegezugversuche klassifziert wird. Zur Festigkeitsbe- Der Einsatz von Makrofasern aus Stahl gewinnt seit der bau- aufsichtlichen Einführung der Richtlinie „Stahlfaserbeton“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) auch in tra- genden Betonkonstruktionen zunehmend an Bedeutung. Insbe- sondere beim Nachweis ausreichender Querkrafttragfähigkeit erweist sich die Fasertragwirkung als günstig, da eine Quer- kraftbewehrung auch bei Balken rechnerisch vollständig durch Fasern gebildet sein kann – Bügel also entfallen. Hauptein- fussparameter ist die Nachrisszugfestigkeit, die aufgrund viel- fältiger interagierender Einfussparameter hohen Streuungen unterliegt und nach Ansätzen der DAfStb-Richtlinie bzw. den Modellen des Model Codes 2010 deutlich unterschiedlich ein- fießt. Der Beitrag vergleicht die Prognosegenauigkeiten rech- nerischer Querkrafttragfähigkeiten, indem rechnerische Bruch- lasten experimentellen Daten von Schubversuchen aus der Li- teratur gegenübergestellt werden. Die aufgebaute Schubda- tenbank umfasst dabei über 250 Versuche mit praxistypischen Konfgurationen, d. h., dass Querschnittsgeometrie, Längs- und Bügelbewehrungsgehalt, Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaser- betons sowie Betondruckfestigkeit variable Parameter sind. Database with shear tests on steel fibre reinforced concrete girders The application of macro fbres made of steel is recently growing in concrete engineering since valid standards like the DAfStb-Guideline “Steel fbre reinforced concrete” of the Ger- man Committee for Structural Concrete (DAfStb) are available. In particular, it is meaningful to take into account fbre’s effect in shear design to considerably reduce the amounts of stirrups. The most signifcant parameter is the steel fbre’s post-crack- ing tensile strength that exhibits pronounced scattering due to several interacting parameters. It is differently considered in the design approaches of DAfStb-Guideline and fb Model Code 2010, respectively. The paper investigates accuracies of pre- dicted shear resistances by comparing calculative and experi- mental ultimate loadings. For this purpose, a shear database is build up comprising more than 250 test results from the litera- ture that differ in cross-section’s geometry, ratios of longitudi- nal rebars and stirrups, fbre amounts and concrete compres- sive classes, respectively.