Faserverbundkunststoffe (FVK) sind hoch tragfähig, elektrisch nicht leitend und können bei Bedarf leicht zerspant werden. Als Bewehrung in Betonbauteilen werden sie unter anderem in Anlagen mit sensiblen elektronischen Geräten, in Industrie- und Hafenanlagen oder in Baugrubenwänden im Durchfahrtsbereich von Tunnelbohrmaschinen eingesetzt. Aufgrund der von Betonstahl abweichenden Materialeigenschaften der FVK-Bewehrung (z. B. geringerer E-Modul, anisotropes Tragverhalten) können die aus dem Stahlbetonbau bekannten Tragmodelle nicht ohne weiteres übernommen werden. Zur Untersuchung des Querkrafttrag-Verhaltens von FVK-bewehrten Bauteilen und Herleitung von Bemessungsmodellen wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Modell- und Bauteilversuche sowie numerische Simulationen durchgeführt. In den Modellversuchen wurde zunächst die Kurzzeit-Zugfestigkeit von verschiedenen Typen einer FVK-Querkraftbewehrung untersucht. Das Versagen der getesteten FVK-Bügel trat immer im Krümmungsbereich auf, da sich dort aufgrund der Winkelabweichung der Belastungsresultierenden von der Faserrichtung und der damit einhergehenden Querpressungen die größten FestigkeitsVerluste ergeben. Die Bauteilversuche umfassten 24 Querkraftversuche an profilierten Betonträgern mit FVK-Bewehrung. Je nach Querkraftbewehrungsgrad trat dabei entweder ein Schubzugversagen, ein Versagen der Querkraftbewehrung oder ein Druckstrebenversagen auf. Die numerischen Simulationen dienten zur Abschätzung der lokalen Beanspruchung der FVK-Querkraftbewehrung im Schubriss. Die Berechnungen zeigen, dass infolge der im Schubriss auftretenden Rissöffnung und gegenseitigen Rissuferverschiebung zwar Spannungsspitzen entstehen, ihr Einfluss auf die Tragfähigkeit des FVK-Bügels jedoch geringer ist als der Einfluss aus der Querpressung im Krümmungsbereich. Aufbauend auf den experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurden Tragmodelle vorgeschlagen, die die Querkrafttragfähigkeit von FVK-bewehrten Betonbauteilen zutreffend beschreiben. Das für Stahlbetonbauteile ohne Querkraftbewehrung hergeleitete Modell nach Zink basiert auf dem Betontraganteil der ungerissenen Druckzone und kann daher auch auf FVK-bewehrte Betonbauteile übertragen werden. Für Bauteile mit zusätzlicher FVK-Querkraftbewehrung wurde ein additiver Ansatz gewählt, der den Betontraganteil nach ZINK mit einer FachwerktragWirkung für die darüber hinausgehenden Traganteile ergänzt. Der Fachwerktraganteil wird dabei auf Grundlage zweiaxialer Spannungsfelder im Stegbereich bestimmt. Die maximale Tragfähigkeit der Betondruckstrebe wird mit der effektiven Betondruckfestigkeit in Abhängigkeit der Dehnungen im Schubfeld berechnet. Zur Bemessung von FVK-bewehrten Betonbauteilen wurden anschließend auf Basis der vorgestellten Tragmodelle vereinfachte Nachweisgleichungen abgeleitet. Zur Validierung dieser Gleichungen wurden 151 Versuche ohne und 73 Versuche mit FVKQuerkraftbewehrung aus einer eigenen Versuchsdatenbank herangezogen. Die Berechnungen belegen, dass der eigene Ansatz ein ausreichendes Sicherheitsniveau erreicht und im Vergleich zu internationalen Richtlinien eine wirtschaftlichere Querkraftbemessung ermöglicht.

Fibre reinforced polymers (FRP) exhibit high tensile strengths, are electrically nonconductive, and can easily be cut. They are used as internal reinforcement in structures with electrically sensitive equipment, industrial and harbour facilities or diaphragm walls in the penetration area of tunnel boring machines. As the material properties of FRP reinforcement differ from conventional steel reinforcement (e.g. lower modulus of elasticity, anisotropic behaviour), the design models established in the codes of practice for steel-reinforced concrete (RC) elements cannot be adopted without further ado. To analyse the shear bearing behaviour of FRP-reinforced concrete members and to develop appropriate design models, small- and large-scale tests as well as numerical simulations were performed. In the small-scale tests, the tensile strength of different types of FRP shear reinforcement was analysed. The failure of the tested FRP stirrups always occurred at the bent zone because the off-axis angle at this portion leads to lateral pressure, and hence reduces the tensile strength of the stirrups. The large-scale tests were conducted on concrete I-beams reinforced with FRP under shear. Depending on the shear reinforcement ratio, either diagonal tension failure, rupture of the shear reinforcement or web crashing failure occurred. The numerical simulations allowed the assessment of the localised stress concentration in the shear reinforcement at the height of the shear crack. The results reveal the development of stress peaks due to orthogonal and parallel displacement of the shear crack faces. However, their influence on the tensile strength of the FRP stirrups is lower than the influence of the lateral pressure at the bent zone. Based on the experimental and theoretical investigations, appropriate models to describe the shear bearing behaviour were proposed. The model derived by ZlNK for steel RC members without shear reinforcement can be applied to FRP RC members because it assumes that the shear forces are mainly transferred in the concrete compression zone. For members with FRP shear reinforcement the shear capacity is determined as the sum of the concrete contribution provided by ZlNK and an additional trass contribution. The trass contribution is calculated based on the biaxial stress field approach. The carrying capacity of the concrete compressive strut is limited by the effective concrete compressive strength which depends on the strains in the web. Finally, simplified shear design equations for FRP-reinforced members were derived on the basis of the presented models. To verify these equations, a database consisting of 151 tests on FRP RC beams without shear reinforcement and 73 tests on FRP RC beams with shear reinforcement was developed. The calculations show that the proposed design equations lead to an adequate safety level and allow a more economical design compared to other international guidelines.