Schubkraftübertragung in Fugen

Grundlagen

An nebeneinander betonierten Ortbetonteilen oder an sogenannten Halbfertigteilen mit Ortbetonergänzung,

entstehen Verbundfugen, über die im Endzustand Schubbeanspruchungen zwischen den Teilen übertragen werden müssen.

An Trägern dieser Art müssen alle Nachweise am zusammengesetzten Querschnitt und zusätzlich der Nachweis der Schubkraftübertragung in der Fuge geführt werden.

Fugen werden anhand ihrer Rauigkeit unterschieden. Es werden 4 Rauigkeitskategorien definiert:

• sehr glatt: Betonteil gegen glatte Oberfläche betoniert, unbehandelte Oberfläche, die aus sehr fließfähigem Beton Hergestellt wurde

• glatt: abgezogene oder im Extruderverfahren hergestellte Betonoberfläche; ohne weitere Behandlung nach der Verdichtung

• rau: mindestens 3mm Rauigkeit mit 40mm Zinkenabstand; mindestens 3mm freigelegte Gesteinskörnung

• verzahnt: planmäßig hergestellte Geometrie; mindestens 6mm freigelegte Gesteinskörnung bei einer Mindestkörnung von d>= 16mm

Den einzelnen Rauigkeitskategorien werden Beiwerte nach folgender Tabelle zugeordnet:

-c- rauigkeitsbeiwert

-µ – schubreibungsbeiwert

-ν – Abminderungsbeiwert

Nachweisführung

Der zu erfüllende Nachweis der aufnehmbaren Schubkraft lautet:

$\nu _{Edi}\leq \nu _{Rdi}\leq \nu _{Rdi,max}$

Der Bemessungswert der aufzunehmenden Schubkraft $\nu _{Edi}$ ergibt sich zu

$\nu _{Edi}=\beta \cdot {\cfrac {V_{Ed}}{(z\cdot b_{i})}}$

$\beta =$ Verhältnis von der Normalkraft in der Ortbetonergänzung zu der Gesamtnormalkraft; liegt die Fuge in der Zugzone ⇒ $\beta =0$; liegt sie in der Druckzone ⇒ $\beta ={\cfrac {F_{cdj}}{F_{cd}}}\leq 1,0$

$F_{cdj}=$ Anteil von $F_{cd}$ der über der Nulllinie liegt.

$b_{i}$ Breite der Fuge

Der Bemessungswert der aufnehmbaren Schubkraft $\nu _{Rdi}$ setzt sich aus zwei Anteilen zusammen:

$\nu _{Rdi}=\nu _{Rdi,c}+\nu _{Rdi,s}$

$\nu _{Rdi,c}$ – Traglastanteil der unbewehrten Fuge

$\nu _{Rdi,s}$ – Traglastanteil der Fugenbewehrung

Der Traglastanteil der unbewehrten Fuge setzt sich aus dem Bemessungswert der Betonzugfestigkeit, den Spannungen infolge der äußeren Längskraft und den dazugehörigen Beiwerten zusammen:

$\nu _{Rdi,c}=c\cdot f_{ctd}+\mu \cdot \sigma _{n}$

Der Lastanteil der Fugenbewehrung hängt von der Querschnittsfläche der, die Fuge kreuzenden, Bewehrung, der Stahlstreckgrenze und dem Winkel der Querkraftbewehrung ab.

$\nu _{Rdi,s}={\cfrac {A_{s}}{A_{i}}}\cdot f_{yd}\cdot (1,2\cdot \mu \cdot sin\alpha +cos\alpha )$

wobei:

$A_{s}$ - Querschnittsfläche der Bewehrung die die Fuge kreuzt

$A_{i}$ - Fläche der Fuge, über die Schub übertragen wird

$\nu _{Rdi}\leq \nu _{Rdi,max}$

$\nu _{Rdi,max}=0,5\cdot \nu \cdot f_{cd}\cdot b_{i}$