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Zur Entwicklung neuer Arten und Formen der Querkraftbewehrung sind nach dem Stand der Technik umfangreiche Versuchsreihen durchzuführen. Aufgrund der damit verbundenen Kosten besteht das Bestreben, die Versuche zumindest teilweise durch Finite-Elemente-Berechnungen zu ersetzen. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Untersuchung einer größeren Bandbreite von Einflussparametern, allerdings können derzeit viele FE-Programme nicht alle Einflussparameter zur Beschreibung des Querkraftwiderstands von Stahlbetonbauteilen mit gleicher Genauigkeit erfassen. Die Leistungsfähigkeit eines FE-Modells für querkraftbeanspruchte Stahlbetonbauteile wird vor allem durch die Algorithmen zur Beschreibung des Schubrissverhaftens und die Bruchkriterien in den Werkstoffmodellen bestimmt. Deshalb ist die Entwicklung von Anforderungen und Kriterien zur Beurteilung des Ersatzes oder Teilersatzes von Querkraftversuchen an Stahlbetonbauteilen durch Finite-Elemente-Berechnungen notwendig. Hierzu wurden Bauteilversuche mit verschiedenen Versagensursachen numerisch simuliert und die Ergebnisse mit den Messwerten der Versuche verglichen.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Finite-Elemente-Simulationen von Versuchen zum Querkrafttragverhalten von Bauteilen 1
1.1 Grundlagen des Querkrafttragverhaltens 1
1.1.1 Querkrafttraganteile 1
1.1.2 Arten des Querkraftversagens 3
1.1.3 Einflussfaktoren auf die Querkrafttragfähigkeit 5
1.2 Verwendete Finite-Elemente-Software 7
1.2.1 Diskretisierung - geometrische Abbildung 7
1.2.2 Materialgesetze - physikalische Abbildung 8
1.3 Materialeigenschaften 10
1.3.1 Betonstahl 10
1.3.2 Beton 10
1.4 Ausgewählte Versuche 12
1.4.1 Versuch C1 12
1.4.2 Versuche von Leonhardt und Walther 17
1.4.3 Versuch TA1 26
2 Vergleich der Versuchs- und Simulationsergebnisse 29
2.1 Versuch C1 29
2.1.1 Tragfähigkeit 29
2.1.2 Rissbild 30
2.1.3 Dehnungen 32
2.2 Versuch ET2 34
2.2.1 Tragfähigkeit 34
2.2.2 Rissbild 35
2.3 Versuch ET3 45
2.3.1 Tragfähigkeit 45
2.3.2 Rissbild 46
2.3.3 Bügeldehnungen 48
2.4 Versuch TA1 55
2.4.1 Tragfähigkeit 55
2.4.2 Rissbild 56
2.4.3 Hauptdehnungen 58
3 Zusammenfassung und Bewertung 60
3.1 Druckstrebenversagen - Simulation von Versuch C1 60
3.2 Kombiniertes Biege-Querkraftversagen - Simulation von Versuch ET2 60
3.3 Versagen der Querkraftbewehrung - Simulation von Versuch ET3 60
3.4 Verankerungsversagen - Simulation von Versuch TA1 61
3.5 Modelle zur Abbildung von Diskontinuitäten 61
3.5.1 Verschmierte Rissmodelle - Smeared Crack Models 61
3.5.2 Modelle mit eingebetteter Diskontinuität - Embedded Crack Models 65
3.5.3 Erweiterte Finite Elemente - Extended Finite Elements (XFEM) 71
3.5.4 Vergleich von eingebetteter Diskontinuität und XFEM 73
4 Schlussfolgerungen und Fazit 75
5 Ausblick 76
6 Literaturverzeichnis 77
