Torsionstragfähigkeit von Betonbauteilen mit stabförmiger Bewehrung aus faserverstärktem Kunststoff (FVK)

Die Herstellung von konventionellem Betonstahl ist mit einem großen Verbrauch an nicht-erneuerbaren Rohstoffen sowie einem erheblichen Energieaufwand und Treibhausgasemissionen verbunden. Aufgrund ihrer sehr hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit stellen Bewehrungselemente aus Faserverbundkunststoffen (FVK) insbesondere in korrosiver Umgebung eine gute Alternative zur konventionellen Betonstahlbewehrung dar, da die Betondeckung verringert und somit schlanker und ressourcensparender gebaut werden kann. Bei der Bemessung können die für Stahlbeton entwickelten Bemessungsmodelle jedoch nicht ohne weiteres angewendet werden. Zur Querkrafttragfähigkeit unter Schubbeanspruchung liegen bereits umfangreiche Versuchsserien an Bauteilen mit FVK-Bewehrung vor, aus denen entsprechende Bemessungsmodelle abgeleitet werden konnten. Demgegenüber fehlen jedoch umfangreiche Erkenntnisse aus Versuchen unter Torsionsbeanspruchung und es ist unklar, inwieweit sich vom Tragverhalten unter Querkraft Rückschlüsse auf die Torsionstragfähigkeit ziehen lassen. Eine systematische Recherche und Analyse von bisher durchgeführten Torsionsversuchen und Berechnungsansätzen wurde bisher nicht durchgeführt. Aus diesem Grund gibt es bisher kein experimentell abgesichertes Bemessungskonzept für Betonbauteile mit FVK-Bewehrung unter Torsionsbeanspruchung.

Um das große Potenzial von FVK-Bewehrung nutzen zu können, muss bei der Bemessung aus sicherheitstechnischen, wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Gründen auch eine Berücksichtigung von Torsionsbeanspruchung ermöglicht werden. Im Forschungsvorhaben wird daher – auf Basis eigener Bauteilversuche und der Versuchsergebnisse aus der Fachliteratur – das Torsionstragverhalten von FVK-bewehrten Betonbauteilen untersucht.

Zunächst soll eine umfangreiche Literaturrecherche zu Bauteilversuchen mit stabförmiger nichtmetallischer Bewehrung unter Torsionsbeanspruchung und die Zusammenstellung in einer Datenbank erfolgen. In der Fachliteratur vorhandene erste Berechnungsvorschläge sollen recherchiert und mittels der Datenbank analysiert werden. Um die Datenbasis zu erweitern und verschiedene Effekte des Torsionstragverhaltens zu untersuchen, werden eigene Versuche an FVK-bewehrten Bauteilen unter Torsionsbeanspruchung durchgeführt und ausgewertet. Die Torsionsdatenbank wird durch die Ergebnisse aus den Versuchen ergänzt. Die gezielten Erkenntnisse sollen als Grundlage für einen ersten, pragmatischen und experimentell abgesicherten Bemessungsansatz dienen, der sich am grundsätzlichen Bemessungskonzept der DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung“ orientiert.

Forschungspartner:

• Prof. Dr.-Ing. Stephan Görtz, Institut für Bauwesen, Fachhochschule Kiel