Schubprobleme im konstruktiven Ingenieurbau: Fid-Bau Portal

Schubprobleme im konstruktiven Ingenieurbau

Yamada, Minoru

Bauteile aus den beiden Grundwerkstoffen des konstruktiven Ingenieurbaus - Beton und Stahl - weisen ein differenziertes Schubtragverhalten auf. Der Einfluß der Schnittkräfte hängt stark von den Schlankheitsgraden ab; bei längeren Stäben ist die Normalkraft, bei mittleren Stäben das Biegemoment und bei kurzen Stäben die Querkraft ausschlaggebend. Das Grenztragverhalten kurzer Stäbe wurde bisher aber weder im Massivbau noch im Stahlbau ausreichend untersucht und wird in diesem Beitrag analytisch mit Hilfe von Stoffgesetzen und auf experimenteller Basis näher betrachtet. So zeigen kurze Stahlbetonstützen einen heftigen schlagartigen Schubbruch im Gegensatz zum Biegebruch (zähes Fließen) bei mittleren Länge. Sie weisen größere Steifigkeiten und Widerstände, aber nur geringe Verformungswinkel auf. Kurze Stahlstützen zeigen Schubfließen im Stegblech mit großer Duktilität, bei mittleren Schlankheitsgraden tritt Biegefließen der Flansche auf; längere Stahlstützen zeigen Knickverhalten. Bei Stahlbeton-Scheibenelementen entstehen bereits bei geringen Querkräften zuerst diagonale Zugrisse, das Versagen ist durch das Erreichen der diagonalen Betondruckfestigkeit charakterisiert. Wegen des großen Widerstandes werden druckbeanspruchte Scheibenelemente häufig in erdbebengefährdeten Stahlbetonbauwerken verwendet. Bei wandartigen Stahlscheiben entsteht zuerst örtliches diagonales Beulen bereits unter geringen Lasten. Das Versagen wird durch das Fließen der diagonalen Zugstreben ausgelöst. Die Untersuchungen zeigen, wie stark die jeweils vorherrschenden Schnittkräfte im Zusammenhang mit mechanischen und geometrischen Kennwerten von Bauteilen das Bruchverhalten beeinflussen.