Querkraftbemessung Nichtmetallischer Bewehrung

Gebäude verbrauchen große Mengen an Ressourcen und sind für bis zu 40 % der von Menschen verursachten CO2-Emissionen verantwortlich. Daher sind alternative Lösungen gefragt. Nichtmetallische Bewehrungen (NMB), wie z. B. Gitter oder Stäbe aus Glas-, Carbon- oder Basaltfaserverbundkunststoffen, stellen eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichem Betonstahlbewehrung dar und erweitern den Anwendungsbereich der Betonbauweise. Die neue DAfStb-Richtlinie zur Bemessung von Bauteilen aus nichtmetallisch bewehrtem Beton ermöglicht die zuvor erforderlichen aufwendigen experimentellen Untersuchungen zum Nachweis der Tragfähigkeit durch einen rechnerischen Nachweis zu ersetzen. Das Sicherheitskonzept im Bauwesen beruht teilweise auf Erfahrungen und wird selten hinterfragt. Für neue Bemessungsansätze werden z. B. oftmals die vorhandenen Teilsicherheitsbeiwerte (TSB) ohne Anpassungen übernommen. Das kann dazu führen, dass das Zuverlässigkeitsniveau weitgehend unbestimmt ist und nicht zwangsweise die vorgegebenen Zielwerte nach DIN EN 1990:2011 erreicht werden. Der für die neue DAfStb-Richtlinie NMB in Anlehnung an den Stahlbetonbau hergeleitete semiempirische Bemessungsansatz zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit von Betonbauteilen mit nichtmetallischen Bewehrungen ohne Querkraftbewehrung erfordert daher eine Überprüfung des Zuverlässigkeitsniveaus. 

Zur Überprüfung des Zuverlässigkeitsniveaus der in der DAfStb-Richtlinie NMB beschriebenen Bemessungsgleichung der Querkrafttragfähigkeit sollen mit Level-II- und Level-III-Methoden der Zuverlässigkeitstheorie die Versagenswahrscheinlichkeiten bzw. die Zuverlässigkeitsindices ermittelt werden. Es wird mit umfangreichen Parameterrechnungen überprüft, ob die gegebenen TSB im praktischen Anwendungsbereich eine zuverlässige und wirtschaftliche Querkraftbemessung von Bauteilen mit nichtmetallischer Bewehrung aus unterschiedlichsten Grundmaterialien, mit verschiedenen Oberflächenausbildungen und Querschnittsflächen ermöglichen. Falls der Zielwert für den Zuverlässigkeitsindex gemäß DIN EN 1990:2011 nicht erreicht oder deutlich überschritten wird – was eine unwirtschaftliche Bemessung zur Folge hätte – werden angepasste TSB vorgeschlagen. Außerdem werden Intervalle für den Variationskoeffizienten des E-Moduls und der Lage der nichtmetallischen Bewehrung hergeleitet, die für bestimmte TSB die Einhaltung des angestrebten Sicherheitsniveau ermöglichen. Für die Herleitung und Validierung des Querkraftbemessungsansatzes wurde am IMB eine Datenbank für Bauteile ohne Querkraftbewehrung aufgebaut. Sie umfasst bereits über 750 Datensätze mit einer großen Bandbreite an Bewehrungsarten (Gitter, Stäbe), Grundmaterialien (Glas, Carbon, Aramid, Basalt), Querschnittsformen (Rechteckquerschnitte, T- und I-Querschnitte) und Bauteilabmessungen. Damit bietet die Datenbank eine fundierte Grundlage für die zuverlässigkeitstheoretischen Untersuchungen.