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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 14 / Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen  → Institut für konstruktiven Ingenieurbau (IKI)  → Fachgebiet Massivbau  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2014092546088

Title: Punching Shear Behavior of UHPC Flat Slabs
Authors: Al-Quraishi, Hussein Abbas Azeez
???metadata.dc.subject.swd???: FlachdeckeDurchstanzenUltrahochfester Beton
???metadata.dc.subject.ddc???: 620 - Ingenieurwissenschaften (Engineering and allied operations)
Issue Date: 25-Sep-2014
Abstract: At the Institute of Structural Engineering of the Faculty of Civil Engineering, Kassel University, series tests of slab-column connection were carried out, subjected to concentrated punching load. The effects of steel fiber content, concrete compressive strength, tension reinforcement ratio, size effect, and yield stress of tension reinforcement were studied by testing a total of six UHPC slabs and one normal strength concrete slab. Based on experimental results; all the tested slabs failed in punching shear as a type of failure, except the UHPC slab without steel fiber which failed due to splitting of concrete cover. The post ultimate load-deformation behavior of UHPC slabs subjected to punching load shows harmonic behavior of three stages; first, drop of load-deflection curve after reaching maximum load, second, resistance of both steel fibers and tension reinforcement, and third, pure tension reinforcement resistance. The first shear crack of UHPC slabs starts to open at a load higher than that of normal strength concrete slabs. Typically, the diameter of the punching cone for UHPC slabs on the tension surface is larger than that of NSC slabs and the location of critical shear crack is far away from the face of the column. The angle of punching cone for NSC slabs is larger than that of UHPC slabs. For UHPC slabs, the critical perimeter is proposed and located at 2.5d from the face of the column. The final shape of the punching cone is completed after the tension reinforcement starts to yield and the column stub starts to penetrate through the slab. A numerical model using Finite Element Analysis (FEA) for UHPC slabs is presented. Also some variables effect on punching shear is demonstrated by a parametric study. A design equation for UHPC slabs under punching load is presented and shown to be applicable for a wide range of parametric variations; in the ranges between 40 mm to 300 mm in slab thickness, 0.1 % to 2.9 % in tension reinforcement ratio, 150 MPa to 250 MPa in compressive strength of concrete and 0.1 % to 2 % steel fiber content. The proposed design equation of UHPC slabs is modified to include HSC and NSC slabs without steel fiber, and it is checked with the test results from earlier researches.Am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau des Fachbereichs Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen der Universität Kassel wurden Reihenuntersuchungen von Verbindungen zwischen Stützen und Decken durchgeführt, um das Durchstanzverhalten von Flachdecken zu untersuchen. Die Auswirkungen des Stahlfasergehalts, der Betondruckfestigkeit, des Bewehrungsgrades und der Streckgrenze der Stabstahlbewehrung wurden in Tests an insgesamt sechs UHPC-Platten und einer Platte aus normalfesten Beton untersucht. Die experimentellen Ergebnisse belegen ein Versagen aller Platten durch Durchstanzen, mit Ausnahme der UHPC-Platte ohne Stahlfasern, welche durch Abspaltung der Betondeckung versagte. Die Lastverformungskurve im Nachbruchbereich der UHPC-Platten weist ein duktiles Verhalten in drei Bereichen auf. Erstens zeigt sich ein Abfall der Lastverformungskurve nach Erreichen der Maximallast, zweitens ein duktiles Verhalten durch Aktivierung der Stahlfasern und der Stabstahl-Bewehrung und drittens die alleinige Wirkung der Stabstahl-Bewehrung. Der erste Schub-Riss der UHPC-Platten beginnt sich erst bei einer Belastung zu öffnen, die höher liegt als die der Platte aus normalfestem Beton (NSC). Typischerweise ist der Durchmesser des Durchstanzkegels für UHPC-Platten auf der Zugseite größer als der von NSC-Platten. Der Winkel zwischen der Stabstahl-Bewehrung und dem Durchstanzkegel für NSC-Platten ist größer als der für UHPC-Platten. Für UHPC-Platten wird vorgeschlagen, den kritischen Umfang bei einem Abstand von 2,5 d von der Stützeninnenkante zu wählen. Die endgültige Form des Ausbruchskegels zeigt sich nach dem Fließen der Stabstahl-Bewehrung und dem Einsinken des Stützenquerschnitts in die Platte. In der vorliegenden Arbeit wurde ein numerisches Modell für UHPC-Platten unter Zuhilfenahme der Finite-Element-Analyse verwendet. Durch eine Parameter-Studie wurde der Einfluss einiger Variablen auf das Durchstanzen untersucht. Eine Bemessungsgleichung für UHPC-Platten unter Durchstanzen wurde vorgestellt und ihre Anwendbarkeit für eine Vielzahl von Parametervariationen untersucht: für Plattenstärken von 40 mm bis 300 mm, für Stabstahl-Bewehrungsgrade von 0,1 % bis 2,9 %, für Betondruckfestigkeiten von 150 MPa bis 250 MPa und Stahlfasergehalten von 0,1 % bis 2 %. Die vorgestellte Bemessungsgleichung der UHPC-Platten wurde für die Anwendung an (hochfesten) HSC- und (normalfesten) NSC-Platten ohne Stahlfasern modifiziert, und an Testergebnissen aus früheren Untersuchungen verifiziert.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2014092546088
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