Eccentric punching tests on column bases ‐ Influence of column geometry

Abstract

Experimental investigations on centrically loaded column bases provide the basis for current punching shear design provisions. However, this symmetric loading condition represents an exception in daily engineering practice since usually load eccentricities occur leading to uneven shear stress distributions along the control perimeter. To account for this effect, design approaches define different factors to either increase the acting shear force or to decrease the punching shear resistance in design. New punching test results of 14 eccentrically loaded and four centrically loaded column bases now allow the evaluation of design approaches depending on different geometric boundary conditions. In this new test series, the load eccentricities were systematically graded to analyze their influence on the punching behavior. Strain measurements in the multiaxial compression zone of the concrete in the column-footing connection reveal new insights on the punching failure of column bases. As a result, a correlation between tangential concrete strains and the reduction of punching shear strength can be recognized for increasing load eccentricities. The comparison of experimentally determined load increase factors with the design results according to Eurocode 2, Model Code 2010 and the stable version of the next generation of Eurocode 2 reveals optimization potential for deriving more advanced design provisions in the future.

100 Jahre Durchstanzen im Massivbau – Alles erforscht?

“…Allerdings stellt die Annahme einer ideal zentrisch belasteten Stütze in der Realität aufgrund auftretender Lastexzentrizitäten infolge von Imperfektionen und ausmittigen Belastungen einen Sonderfall dar. Zur Erweiterung der geringen Datenbasis und Identifikation der Einflüsse einzelner Parameter wurden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss ein‐ und zweiaxialer Lastausmitten auf die Durchstanztragfähigkeit von Einzelfundamenten erstmalig im Realmaßstab durchgeführt [72–74]. Neben der Untersuchung des Einflusses variierender geometrischer Randbedingungen lag der Fokus insbesondere auf der messtechnischen Erfassung des Druckrings.…”

“…Im Falle exzentrischer Belastung bildet sich dieser Druckring nicht mehr vollständig aus, sodass die Durchstanztragfähigkeit im Vergleich zu zentrisch belasteten Einzelfundamenten vermindert wird. Nachfolgend werden der Versuchsaufbau, die Versuchsparameter und die wesentlichen Ergebnisse beschrieben, eine ausführlichere Darstellung ist in [72–74] zu finden.…”

“…Die Ergebnisse der tangentialen und radialen Dehnungsmessungen am Stützenanschnitt im Fundamentinneren sind in den Bildern 9a), 9c), 9d) und die Positionen der Messtechnik in Bild 9b) für die Versuche EF2‐0 und EF2‐1/6 dargestellt und für alle Versuche ausführlich in [73, 74] beschrieben. Die Stützeneindringungen auf der lastnahen Fundamenthälfte sind für EF2 (rote Linien) im Vergleich zu den Ergebnissen von EF1‐0 und EF1‐1/6 dargestellt (blaue Linien).…”

Numerical Evaluation of the Punching Shear Strength of Flat Slabs Subjected to Balanced and Unbalanced Moments

“…In reinforced concrete flat slab buildings, the slab-column connections are often subject to horizontal and vertical forces and unbalanced bending moments. The punching shear failure of slab-column connections subjected to concentric loads is a crucial design aspect, and it has been the subject of study by several authors [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. The application of eccentric loads, generated by different distances between columns, by unequal loads applied to the slab panel, or by the incidence of horizontal loads on the structures, results in a non-uniform distribution of shear stresses around the column, which can, in many cases, diminish the load-carrying capacity of the slab-column connection.…”

Durchstanzen in unregelmäßigen Flachdeckensystemen – Anwendungs‐ und Modellierungshinweise

“…B. [10][11][12][13][14][15][16]), für Innenstützen (Datenbank in [17]) und für Fundamente [9,18,19] experimentell untersucht.…”