Untersuchung der Querkrafttragfähigkeit von schlaff bewehrten und vorgespannten Mauerwerkbalken mittels Schubspannungsfeldmodellen

Für die Berechnung der Querkrafttragfähigkeit bewehrter Mauerwerkbalken ohne Querkraftbewehrung werden in bauaufsichtlichen Regelwerken überwiegend einaxiale Festigkeitswerte unbewehrten Mauerwerks verwendet. Die Berücksichtigung mehraxialen Materialverhaltens sowie der vorhandenen Längsbewehrung erfolgt häufig nicht; Anisotropie der Mauersteine und des Mauerwerks werden vernachlässigt. Es erschien daher notwendig, einen Berechnungsvorschlag zu entwickeln, der die Querkrafttragfähigkeit von bewehrten Mauerwerkbalken ohne Querkraftbewehrung innerhalb der Schubspannungsfelder wirklichkeitsnah erfasst. 
Recherchen zu und Untersuchungen an bewehrten Mauerwerkbalken haben gezeigt, dass neben den Festigkeitseigenschaften von Mauerwerk der geometrieabhängige Einfluss der Schubschlankheit die Querkrafttragfähigkeit maßgebend beeinflusst. Dieser wurde quantifiziert und in den Berechnungsansatz implementiert. 
Zur Abgrenzung des Tragmodells zwischen Mauerwerkbalken und wandartigen Trägern wurden experimentelle Untersuchungen und ergänzende FE-Berechnungen an wandartigen Trägern durchgeführt; das Tragmodell ist vergleichbar mit dem eines wandartigen Trägers aus Stahlbeton. In Übereinstimmung mit dem EC6 konnte für Mauerwerkbalken die Grenze von l_eff/h>=2 verifiziert werden. 
Der auf Spannungsfeldern basierende, aus dem Stahlbetonbau (SMCFT) abgeleitete Berechnungsvorschlag nach Abschnitt 7.2 ermöglicht die Querkraftberechnung sowohl von bewehrten als auch vorgespannten Mauerwerkbalken unterschiedlicher Bauteilkategorie nach Tabelle 2.1. Grundlage waren die aus dem fib MC 2010 bekannten Gleichungen zur Schubbemessung von Balken ohne Querkraftbewehrung. Der Verformungszustand infolge der Einwirkungssituation wird bei der Berechnung berücksichtigt. Aufgrund anisotroper Eigenschaften von Mauerwerk unter einem variierenden Beanspruchungswinkel wurde der Ansatz durch ein Werkstoffgesetz von Ganz und Mojsilovic ergänzt. Hier werden in Abhängigkeit des Beanspruchungswinkels charakteristische Bruchbedingungen von Mauerwerk berücksichtigt. 
Auf Grundlage dieser Arbeit ist es möglich, den Querkraftwiderstand von Mauerwerkbalken verschiedener Bauteilkategorie, die bislang teils divers zu berechnen sind, mit demselben Berechnungsansatz zu ermitteln. Die Tragfähigkeit von Mauerwerkbalken wird dabei zuverlässiger berechnet. Zusätzlich ist durch die untersuchten Mauerwerkbalken großer Schubschlankheiten eine Erweiterung bisheriger Anwendungsfelder in der Praxis vorstellbar.