Kraftübertragung in Biegeschubrissen von Betonbauteilen

Zur Ermittlung der Kinematik von Biegeschubrissen sowie des Querkraftanteils aus Rissreibung wurden Versuche an einfeldrigen Betonbalken mit Rechteck- und Plattenbalkenquerschnitt unter auflagernahen Einzellasten durchgeführt. Dabei wurden die Betondruckfestigkeit, der Bewehrungsgrad sowie der Größtkorndurchmesser variiert. Mithilfe der Photogrammetrie ließ sich das Verformungs- und Rissverhalten der Balken genau erfassen und die Schub- und Normalspannungen im Riss bestimmen. Dabei kamen anerkannte Rissreibungsmodelle u. a. von Walraven, Gambarova und Li zum Einsatz, welche die Grundlage für weitere Modelle lieferten. Es zeigte sich, dass die Rissreibung in den meisten Fällen nur einen geringen Beitrag zum Lastabtrag leistet. Eine optische und photogrammetrische Begutachtung der Rissoberflächen ergab, dass bei normalfestem Beton ein Großteil der Zuschlagskörner in der Rissebene zerbrach. Aus der ermittelten Risskinematik ergaben sich geometrisch bedingt keine Kontaktpunkte zwischen Korn und Zementmatrix.

Weitere Untersuchungen erfolgten mittels nichtlinearer FE-Simulationen. Dabei wurden u. a. die Querkrafttraganteile ermittelt. Diese lagen in gleichen Größenordnungen wie in den Versuchen. Abschließend wurden die Grundannahmen des Rissreibungsmodells von Walraven an einem einzigen Korn realitätsgetreu simuliert und bewertet. Es zeigten sich deutliche Differenzen zwischen der Simulation und den Vereinfachungen des Rissreibungsmodells. Es konnten verschiedene Indizien aufgezeigt werden, die darauf schließen lassen, dass die Rissreibung keinen wesentlichen Anteil am Lastabtrag der Querkraft hat. Dies gilt sowohl für Balken mit Bügelbewehrung als auch ohne.