Due to their high cost efficiency and flexibility, semi-precast concrete slabs with lattice girders are widely used in constructions all over the world. Prefabricated concrete slabs, combined with in situ concrete topping, exhibit a quasi-monolithic structural behavior in which lattice girders serve as vertical shear reinforcement and ensure the transfer of longitudinal shear within the interface, acting in combination with concrete-to-concrete bonding mechanisms. To be applicable in industrial and bridge construction, semi-precast slabs need to have sufficient resistance against fatigue failure. To improve and expand the limits of application, theoretical and experimental investigations are conducted at the Institute of Structural Concrete (IMB), RWTH Aachen University. To investigate the fatigue behavior of lattice girders, small size tests with lattice girder diagonals were carried out. These test results have been used to derive an S–N curve (S: stress, N: number of load cycles) for lattice girders for a more refined fatigue design. Subsequently, the fatigue behavior of semi-precast slabs with lattice girders was investigated by fatigue tests on single-span slab segments. The fatigue design regulations of lattice girders according to technical approvals can generally be confirmed by this test program; however, they tend to be conservative. The use of the derived S–N curve leads to significantly improved agreement of fatigue behavior observed in tests and design expressions.
Zur Untersuchung der Ermüdungstragfähigkeit von Elementdecken mit Gitterträgern wurden in einem Forschungsvorhaben der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) am Institut für Massivbau der RWTH Aachen (IMB) theoretische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt [1]. Neben Kleinkörperversuchen an einbetonierten Gitterträgerdiagonalen zur Herleitung von Wöhlerlinien wurden vierzehn Elementdeckenausschnitte mit Gitterträgern unter Ermüdungsbeanspruchung getestet. Die untersuchten Parameter waren die Rauigkeit der Verbundfuge, Bauteildicke, Schubbewehrungsgrad und Betonfestigkeit. Zur Überprüfung der Bemessung der Elementdecken mit Gitterträgern unter nicht ruhender Beanspruchung wurden die im Versuch gemessenen Schwingbreiten in den Gitterträgerdiagonalen mit den rechnerischen Werten nach den Bemessungsansätzen ausgewertet und mit den Bemessungsansätzen aus AbZ und EC2+NA(D) verglichen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Untersuchungen vorgestellt und mit Bemessungsansätzen nationaler Regelwerke verglichen.
Der Einsatz von Elementdecken mit Gitterträgern unter Ermüdungsbelastung ist durch Regelwerke stark eingeschränkt oder ausgeschlossen. Die Geometrie der für Ermüdungsbeanspruchung zugelassenen Gitterträger als Kombination aus gekrümmten und punktgeschweißten glatten Betonstählen erlaubt keine Ermüdungsnachweise mit den in EC2+NA(D) festgelegten Wöhlerlinien. Der Ermüdungsnachweis nach den Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen der Gitterträger (AbZ) wird auf einen vereinfachten Nachweis der zulässigen Schwingbreite begrenzt, was die Anwendung im Industriebau mit Gabelstaplerbetrieb stark einschränkt oder im Brückenbau ausschließt. In einem Forschungsvorhaben der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) am Institut für Massivbau der RWTH Aachen (IMB) wurden Kleinkörperversuche an einbetonierten Gitterträgerdiagonalen unter zyklischer Beanspruchung durchgeführt [1–3]. Durch systematische Auswertung der Versuche wurden Vorschläge für Wöhlerlinien hergeleitet und mit den Schwingbreiten aus Ermüdungsversuchen an Elementdecken mit Gitterträgern verglichen.
Der Bemessungsansatz gegen Durchstanzen nach DIN EN 1992‐1‐1+NA(D) wurde anhand der Ergebnisse von Durchstanzversuchen an zentrisch belasteten Einzelfundamenten hergeleitet. Während für die Ermittlung des Durchstanzwiderstands eine gleichmäßige Verteilung der Schubspannungen entlang des kritischen Rundschnitts unterstellt wird, werden Lastexzentrizitäten auf der Einwirkungsseite über den Lasterhöhungsbeiwert β berücksichtigt.Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten exzentrisch belasteter Einzelfundamente deuten auf eine Reduktion des mehraxialen Spannungszustands entlang des Stützenanschnitts mit steigender Lastausmitte hin. Ausgehend von in der Literatur beschriebenen Durchstanzversuchen an exzentrisch belasteten Einzelfundamenten wurden nichtlineare Finite‐Elemente‐Simulationen durchgeführt, um in Parameterstudien den Einfluss der Lastausmitte auf die Durchstanztragfähigkeit zu untersuchen. Anhand der Ergebnisse der numerischen Simulationen wurde ein Vorschlag zur Berücksichtigung von Lastexzentrizitäten bei der Durchstanzbemessung von Einzelfundamenten nach DIN EN 1992‐1‐1+NA(D) erarbeitet. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen an exzentrisch belasteten Einzelfundamenten vorgestellt und ein Vergleich des neuen Vorschlags mit den bestehenden Ansätzen sowie einer systematischen Versuchsserie präsentiert.Investigations on the punching behaviour of eccentrically loaded footingsThe design concept for punching shear according to DIN EN 1992‐1‐1+NA(D) has been derived from the results of tests conducted on centrically loaded footings. While a uniform distribution of shear stress along the critical perimeter is assumed for determining the punching shear resistance, load eccentricities are taken into account by the load‐increasing factor β.Theoretical and experimental investigations on the punching shear behaviour of eccentrically loaded footings indicate a reduction of the multi‐axial stress state along the column face with increasing load eccentricity. Based on punching tests on eccentrically loaded footings described in literature, non‐linear finite‐element simulations have been performed and subsequently the influence of load eccentricity on the punching shear behaviour has been examined in parameter studies. Based on the results of the numerical simulations, an approach for the consideration of load eccentricities in the punching shear design of footings according to DIN EN 1992‐1‐1+NA(D) has been developed. This article presents and describes the results of experimental and theoretical investigations on eccentrically loaded footings and compares the new proposal with existing approaches by means of a systematic test series.
Die Verbundmittel in Stahl‐Beton‐Verbundkonstruktionen müssen einen ausreichenden Widerstand gegenüber Beanspruchungen orthogonal zur Verbundfuge aufweisen, um einerseits das Abheben der Betonplatte vom Stahlträger, andererseits die gegenseitige Penetration von Stahlträger und Betongurt zu verhindern. Während für Kopfbolzen und Hinterschnittdübel das Trag‐ und Verankerungsverhalten umfassend erforscht und in DIN EN 1992‐4 geregelt ist, fehlen entsprechende Ansätze für Verbunddübelleisten bislang. Im vorliegenden Beitrag werden Ingenieurmodelle für das Zug‐ bzw. Drucktragverhalten von Verbunddübelleisten hergeleitet, die auf den Ergebnissen einer umfassenden FE‐Analyse basieren und in einem vorangegangenen Fachbeitrag beschrieben sind [1]. Zusätzlich wurde eine Versuchsdatenbank mit allen in der Literatur beschriebenen Zug‐ und Druckversuchen an Verbunddübelleisten erstellt. Hieran wurde das Ingenieurmodell kalibriert und durch eine statistische Auswertung gemäß Anhang D des EC0 mit Bestimmung des Teilsicherheitsbeiwerts auf das Bemessungsniveau überführt.
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