Experimentelle Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten von auskragenden Fahrbahnplatten unter Radlasten / Experimental investigations on the shear-bearing behaviour of bridge deck cantilever slabs under wheel loads

Bei bestehenden Betonbruecken laesst sich in der Regel bei Fahrbahnplatten ohne Querkraftbewehrung nach der neuen Normengeneration keine ausreichende Querkrafttragfaehigkeit nachweisen. Dies fuehrt bei der Bewertung der Standsicherheit von Bestandsbruecken zu erheblichen Problemen. Es ist daher angezeigt, Tragfaehigkeitsreserven in den Fahrbahnplatten aufzuspueren. Neuere Bemessungsansaetze beruecksichtigen die Ergebnisse von Querkraftversuchen an einfeldrigen Versuchsplatten. Fuer Kragplatten von Fahrbahnen gibt es aber nur wenige Versuche, die noch keinen neuen Bemessungsansatz erlauben. Zur Verbesserung des Kenntnisstandes werden experimentelle Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten von auskragenden Fahrbahnplatten unter Radlasten vorgestellt. Es war unter anderem zu klaeren, ob die Erhoehung des Querkraftwiderstands um den Vertikalanteil der geneigten Biegedruckraft des Bemessungsansatzes der DIN EN 1992-2 gerechtfertigt ist. Die Versuche erfolgten an vier zweistegigen Plattenbalken mit beidseitigen Auskragungen. Eine Auskragung hatte eine konstante Fahrbahndicke von 28 Zentimetern, waehrend die gegenueberliegende Auskragung von 28 Zentimetern am Anschnitt auf 16 Zentimeter an Kragarmende auslief, also eine Voute aufwies. Die bewehrten Versuchsplatten wurden mit einer Radlast und teilweise mit einer Linienlast am Kragarmende in mehreren Lastschritten bis zum Bruch belastet. Das ermittelte Tragverhalten, die Rissbilder und das Last-Verformungs-Verhalten werden im Einzelnen dargestellt. Eingegangen wird auch auf die Aenderung der Plattendicke waehrend der Versuche und auf die maximal ermittelten Tragfaehigkeiten. In den Versuchen wurden sowohl bei den Platten mit konstanter Dicke als auch bei den gevouteten Platten deutlich hoehere Querkraefte erreicht, als die mittleren Bruchquerkraefte nach DIN EN 1992-2. Die bestehenden Bemessungsansaetze fuer die mitwirkende Breite fuer Querkraft wurden mittels der Versuchsergebnisse und Versuchen aus der Literatur bewertet. Es zeigt sich, dass die nach DIN EN 1992-2 zulaessige Erhoehung des Querkraftwiderstands fuer gevoutete Fahrbahnplatten um den Vertikalanteil der geneigten Biegedruckkraft nicht gerechtfertigt erscheint. Der massgebende Bemessungsschnitt befindet sich in der Naehe der Lasteinleitung und nicht an der Einspannung, da das Querkraftversagen immer in der Naehe der Radlast auftrat. Die Ueberpruefung von vorhandenen Bemessungsansaetzen ergab, dass der Ansatz von Rombach und Velasco (ITRD D355389) fuer die mitwirkende Plattenbreite gute Uebereinstimmungen mit den Versuchsergebnissen liefert. Der Ansatz nach Heft 240 des DAfStb ("Hilfsmittel zur Berechnung der Schnittgroessen und Formaenderungen von Stahlbetontragwerken", 3. ueberarbeitete Auflage 1991) liefert auf der sicheren Seite liegende Ergebnisse. Bei Annahme einer Lastausbreitung unter 45 Grad von der Lasteinleitung aus und gleichzeitiger Bemessung am Kragarmanschnitt wird der Querkraftwiderstand hingegen teilweise ueberschaetzt. Zur Absicherung eines modifizierten Bemessungsansatzes sind weitere Untersuchungen erforderlich. ABSTRACT IN ENGLISH: The calculated shear capacity according to current design rules of a large number of existing concrete bridge deck slabs without shear reinforcement is not sufficient. However, the present design rules for the shear capacity of members without shear reinforcement were principally developed based on shear tests on simply supported single span beams. Until now, only few tests on the shear capacity of cantilever slabs under concentrated loads have been conducted, the shear-bearing behaviour of cantilever slabs has been analysed within a research programme funded by the Federal Highway Research Institute of Germany (BASt). Besides the effective width for shear, the moment-shear relation and the influence of an inclined compression zone were investigated experimentally. (A)