Experimentelle Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten lochrandgestützter Platten mit kleiner Lasteinleitungsfläche

Abstract

Bei der Errichtung von Hochbauten werden schon seit einigen Jahren bevorzugt Stahlbetonflachdecken eingesetzt, die aufgrund ihrer punktförmigen Stützung eine flexible Grundrissgestaltung mit leichten Trennwänden ermöglichen. Bei sehr schlanken Druckgliedern wie Stützen aus hochfestem Beton, Schleuderbetonstützen oder Verbundstützen für die punktförmigen Auflager der Flachdecken ergibt sich die technische Herausforderung der vertikalen Lastdurchleitung durch die in der Regel aus normalfestem Beton hergestellten Flachdecken. Hierfür wurden Konstruktionselemente in Form von hochfesten Kernen entwickelt, die den Deckenknoten durchdringen und somit einen direkten vertikalen Kraftschluss zwischen den am Knoten angreifenden Stützen ermöglichen. In diesem Fall verbleibt für die Lasteinleitung aus der Decke in die untere Stütze nur eine im Querschnitt deutlich reduzierte, ringförmige Lasteinleitungsfläche. Im Vorfeld durchgeführte Finite‐Elemente‐Simulationen zum Durchstanztragverhalten solcher lochrandgestützter Platten mit kleiner ringförmiger Lasteinleitungsfläche lassen den Schluss zu, dass sich je nach Größe der Lasteinleitungsfläche und der Art der konstruktiven Ausbildung Effekte auf das Bruchverhalten und die Versagenslasten ergeben. Nachfolgend wird über die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen dieser besonderen Durchstanzproblematik und der begleitend durchgeführten Finite‐Elemente‐Simulationen berichtet.

Experimentelle Untersuchungen zu lochrandgestützten Flachdecken mit Durchstanzbewehrung

“…In einem vorangegangenen Beitrag wurde anhand zweier Versuche und der zur Validierung durchgeführten Finite‐Elemente‐Simulationen dargelegt, dass die Verwendung schlanker Druckglieder mit einem die Flachdecke durchdringenden Kern zu einem veränderten Tragverhalten im Bereich des Stützen‐Decken‐Knotens führen kann. Solche Sonderkonstruktionsdetails treten in der Praxis beispielsweise bei Verbundstützen mit eingestellten Stahlprofilen oder Schleuderbetonstützen mit angeformtem Kopf auf und wurden in näher beschrieben. Je nach Ausbildung des Kerns weisen derartige Konstruktionen eine Lochrandstützung mit einer nur wenige Zentimeter breiten, ringförmigen Auflagerfläche auf.…”

“…Je nach Ausbildung des Kerns weisen derartige Konstruktionen eine Lochrandstützung mit einer nur wenige Zentimeter breiten, ringförmigen Auflagerfläche auf. Für den theoretischen Grenzfall der gelenkigen Lagerung , d. h., bei Anordnung eines Sacklochs über der Stütze, konnte auf Grundlage experimenteller und numerischer Untersuchungen an einer lochrandgestützten Platte (L2‐H‐250) und einer konventionell gelagerten Vollplatte (V1‐D‐250) gezeigt werden, dass die reduzierte radiale Steifigkeit zu einer Umlagerung von den radialen zu den tangentialen Momenten führte. Damit verbunden war eine deutlich steilere Druckstrebenneigung, aus der ein lokales Druckversagen an der Plattenunterseite und ein nachfolgender Durchstanzvorgang resultierten.…”

“…Dieses Ergebnis warf die Frage auf, ob die in der Praxis übliche Verwendung von Dübelleisten (Doppelkopfbolzenleisten) bei lochrandgestützten Platten in gleicher Weise zu einer Traglaststeigerung führt wie bei Vollplatten. Nachfolgend werden die Ergebnisse eines weiteren Tastversuchs zur Klärung dieser Frage vorgestellt und den Resultaten der vorangegangenen Versuche an Platten ohne Durchstanzbewehrung gegenübergestellt. Dieser Tastversuch wurde, wie auch die vorangegangenen Versuche, in der Versuchshalle des Instituts für Massivbau (IfM) der Universität Duisburg Essen in Kooperation mit dem Lehr‐ und Forschungsgebiet Massivbau & Tragkonstruktionen (MTW) der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführt.…”

“…Aufbauend auf den in vorgestellten Versuchen an Platten ohne Durchstanzbewehrung wurde auch für den Versuch an einer lochrandgestützten Platte mit Durchstanzbewehrung ein Flachdeckenausschnitt mit rotationssymmetrischer Lagerung gewählt. Wie in beschrieben und numerisch anhand von Flachdeckensystemen untersucht, werden durch die Betrachtung eines solchen Flachdeckenausschnitts die Haupteinflüsse auf das Durchstanztragverhalten korrekt erfasst.…”

Durchstanzen von punktgestützten Deckenplatten

“…Das numerische Modell orientiert sich an FE‐Modellen anderer Forschender zur Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit, bspw. . Da die in der Praxis häufig verwendeten FE‐Modelle zur Abbildung des Decken‐Stützen‐Anschlusses den lokal vorherrschenden räumlichen Spannungszustand nicht ausreichend genau erfassen können, wird u. a. in oder eine Modellierung dieses Anschlussbereichs mithilfe von Volumenelementen empfohlen.…”