Bauteile mit nichtmetallischer Bewehrung – Querkraftmodell für Bauteile mit und ohne Querkraftbewehrung

Nichtmetallische Bewehrung aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) zeichnet sich durch hohe Zugfestigkeit und hervorragende Korrosions-
beständigkeit aus. Bestehende Modelle zur Vorhersage der Querkraft-tragfähigkeit von FVK-bewehrten Elementen wurden jedoch für Geometrien abgeleitet, die der konventionellen Stahlbetonbauweise entlehnt sind. Die Übertragbarkeit dieser Modelle auf 30 bis 200 mm dicke Platten mit hochfester FVK-Bewehrung muss kritisch hinterfragt werden.

Mit einem neuen additiven Modell wird die Querkrafttragfähigkeit von FVK-bewehrten Elementen einheitlich betrachtet. Es deckt ein breites Spektrum von Bauteilgeometrien und Bewehrungsarten ab und ist für stabförmige und textile Bewehrungen gleichermaßen tauglich. Durch Kombination von Ergebnissen aus 144 eigenen Versuchen mit Studien zu FVK-bewehrten Probekörpern aus der Literatur in zwei Datenbanken wurde die Grundlage für die Kalibrierung und Validierung des Modells geschaffen. Für den Betontraganteil des neuen Vorschlags wurde ein bekanntes semi-empirisches Modell um einen Schubschlankheitsfaktor erweitert und im Maßstabsfaktor verändert. Für den Bewehrungstraganteil bei querkraftbewehrten Bauteilen wird ein rotationsbasierter Ansatz vorgeschlagen, der das Schubdruckversagen mittels variabler Dehnungsgrenzen für die vertikale Bewehrung, die vom lokalen Dehnungszustand der Längsbewehrung abhängen, explizit berücksichtigt. Die mit diesem Modell erzielten Ergebnisse zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit der Datenbank. Die Untersuchungen stellen einen wichtigen Schritt in Richtung zukünftiger Anwendungen der FVK-Bewehrung in verschiedenen statischen Systemen, Querschnittsgeometrien und Belastungssituationen dar und ermöglichen es, die Vorteile des Bauens mit diesem innovativen Material auszuschöpfen.