Experimental investigations on the punching behaviour of reinforced concrete footings with structural dimensions

Siburg, Carsten; Hegger, Josef

doi:10.1002/suco.201300083

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“…This is in accordance with different experimental evidences [e.g. 14,15,17,18], which have shown a relationship between the inclination of the shear crack of the punching cone and the shear slenderness, with stepper shear cracks observed for more compact footings. Based on the results of the kinematical approach herein presented, a simple formula for the secant inclination b can be proposed:…”

Section: Punching Shear Failuressupporting

confidence: 92%

“…Although the load carrying capacity of footings subjected to a concentrated loading originated from a column has been the object of different research works [e.g. [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18], there is still not yet a consensus on a consistent method with physical basis for its design. In this paper, a rational approach is presented on the basis of the kinematical theorem of limit analysis, providing an upper bound solution for the load carrying capacity of these members.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Strength of reinforced concrete footings without transverse reinforcement according to limit analysis

Simões

Faria

Ruiz

et al. 2016

Engineering Structures

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Type of publication:Peer reviewed journal article Isolated footings are reinforced concrete elements whose flexural and punching shear strengths are usually governing for their design. In this work, both failure modes and their interaction are investigated by means of the kinematical theorem of limit analysis. Previous works in this domain have traditionally considered failure mechanisms based on a vertical penetration of a punching cone. In this work, two enhanced failure mechanisms are investigated considering not only a vertical penetration of the punching cone, but also a rotation of the outer part of the footing, allowing to consider the role of both bottom and top reinforcements on the failure load. A rigid-plastic behavior with a Mohr-Coulomb yield criterion is considered for the concrete and a uniaxial rigid-plastic behavior is assumed for the reinforcement bars. The analysis shows that a smooth transition between flexural and punching shear failure occurs, corresponding to a flexural-shear regime. With respect to the punching shear failure regime, it is shown that the top reinforcement might play an important role (a fact usually neglected by previous investigations). Simplified formulations, allowing easy calculation of the load carrying capacity of footings, are derived and compared to the solutions according to limit analysis. Both theoretical and approximated solutions are finally compared with experimental results, showing consistent agreement.

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Section: Punching Shear Failuressupporting

confidence: 92%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Strength of reinforced concrete footings without transverse reinforcement according to limit analysis

Simões

Faria

Ruiz

et al. 2016

Engineering Structures

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“…) als Durchstanzbewehrung. Bei der Versuchsplanung wurden die Ergebnisse der vorangegangenen experimentellen Untersuchungen an Einzelfundamenten nach Hegger et al und Siburg und Hegger berücksichtigt. Zu den untersuchten Haupteinflussparametern zählten die Einflüsse der statischen Nutzhöhe und der Schubschlankheit auf das Durchstanztragverhalten von Fundamenten mit variierendem Durchstanzbewehrungsgrad.…”

Section: Versuchsprogrammunclassified

“… 2 Versuche von Siburg und Hegger ; h : Fundamentdicke; d : statische Nutzhöhe; c : Kantenlänge quadr. Stütze; l : Kantenlänge quadr.…”

Section: Versuchsprogrammunclassified

“…Es wurden die folgenden Bezeichnungen DF13 1 –B1‐6–DF18 1 , DF26 2 –B2‐8–DF33 2 und DF28N 2 –B3‐6–B3‐8–B3‐10–DF35 2 ( 1 : Versuche von Hegger et al ; 2 : Versuche von Siburg und Hegger ) für die Versuchskörper der drei Versuchsserien B1, B2 und B3 verwendet. Jede Versuchsserie bestand aus Fundamenten mit identischen Abmessungen.…”

Section: Versuchsprogrammunclassified

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Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit variierenden Durchstanzbewehrungsgraden

Kueres

Schmidt

Hegger

2019

Beton und Stahlbetonbau

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Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Fundamenten und Bodenplatten neu geregelt. Für die Bemessung der Durchstanzbewehrung wird im Eurocode 2 unabhängig vom Bauteil ein 33°‐Fachwerk mit konstantem Betontraganteil vorgeschlagen. Aufgrund von Sicherheitsbedenken wurde im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) davon abweichend ein Aufhängefachwerk ohne Betontraganteil für die Bemessung der Durchstanzbewehrung in Fundamenten und Bodenplatten eingeführt. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten ohne Durchstanzbewehrung bzw. der maximalen Durchstanztragfähigkeit verschiedene Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen bislang systematische Versuchsreihen an Fundamenten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs (Bemessung der Durchstanzbewehrung). Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Fundamenten mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden insgesamt drei Versuchsserien (elf Versuche) mit variierendem Durchstanzbewehrungsgrad durchgeführt. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

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Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten exzentrisch belasteter Einzelfundamente

Kueres

Wieneke

Siburg

2015

Beton und Stahlbetonbau

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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.

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Experimental investigations on the punching behaviour of reinforced concrete footings with structural dimensions

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Strength of reinforced concrete footings without transverse reinforcement according to limit analysis

Strength of reinforced concrete footings without transverse reinforcement according to limit analysis

Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit variierenden Durchstanzbewehrungsgraden

Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten exzentrisch belasteter Einzelfundamente

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