Querkraftbemessung - Querkraftversagen

Versagensarten

Durch die Anordnung von Querkraftbewehrung kann die Querkrafttragfähigkeit erheblich gesteigert werden. In Abhängigkeit der Bewehrungsgrade von Biegezug- und Querkraftbewehrung, der Trägergeometrie und insbesondere des Verhältnisses der Stegdicke zur Breite der Druck- und Zuggurte treten unterschiedliche Querkraftversagensmechanismen auf.

• Biegeschubversagen

Wie bei Bauteilen ohne Querkraftbewehrung dringen die Biegeschubrisse flach in die Druckzone vor. Die Druckzone versagt, wenn der verbleibende Druckzonenquerschnitt nicht mehr ausreicht, um die Biegedruckkraft und den zugehörigen Querkraftanteil aufzunehmen. Die zur Einleitung dieses Mechanismus erforderliche große Öffnung der Biegeschubrisse setzt voraus, dass die Querkraftbewehrung fließt. Bei profilierten Trägern mit dünnen Stegen oder bei vorgespannten Trägern treten infolge hoher Hauptzugspannungen Diagonalrisse im Steg auf. Mit dem Fließen der Stegbewehrung dringen die Schrägrisse in den Zug- und Druckgurt vor und leiten damit ein Biegeschubversagen ein. Primäre Versagensursache beider Mechanismen und damit traglastbestimmend ist das Fließen der Trägerstegbewehrung. Gleichzeitig wird das Versagen durch zunehmende Verformungen und Rissbreiten angekündigt.

• Zugversagen der Querkraftbewehrung

Bei schwacher Stegbewehrung wird nach der Entstehung von Biegeschub- oder Diagonalrissen die Zugfestigkeit der Bügel erreicht, bevor die Tragfähigkeit der Druckzone erschöpft ist. Ähnlich dem Biegeschubbruch wird das Versagen durch große Risse und deutlich sichtbare Verformungen angekündigt.

• Stegdruckversagen

Insbesondere bei profilierten Trägern mit dünnen, hochbewehrten Stegen kann der durch schräge Druckstreben beanspruchte Stegbeton schlagartig versagen, bevor die Querkraftbewehrung fließt. Die Tragfähigkeit der Betondruckstreben kann durch die Neigung der Stegbewehrung beeinflusst werden, bestimmt aber letztendlich die Obergrenze der Querkrafttragfähigkeit eines Trägers.

• Verankerungsversagen

Ähnlich Balken ohne Querkraftbewehrung tritt bei unzureichender Verankerung der Biegezugbewehrung über dem Auflager ein schlagartiger Verankerungsbruch ein. Zudem ist ein Querkraftversagen durch mangelhafte Verankerung der Stegbewehrung in der Druckzone möglich. Beide Bruchmechanismen müssen durch die Einhaltung konstruktiver Regeln vermieden werden.

• Aufspalten des Stegs bei Querkraftaufbiegungen

Bei Bügeln stützen sich die schrägen Druckstreben vornehmlich auf die steifen Ecken des unteren Bügelschenkels, während sie sich bei Querkraftaufbiegungen auf einzelne Stäbe konzentrieren. Die aus der Spannungskonzentration hervorgerufenen Querzugkräfte lösen bei Überschreiten der Betonzugfestigkeit Spaltrisse aus, die zu einem schlagartigen Versagen führen können. Aufbiegungen müssen daher grundsätzlich mit Bügeln, die einen Teil der Querzugspannungen aufnehmen kombiniert werden.

Quellen

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