Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten exzentrisch belasteter Einzelfundamente

Während das Durchstanzen zentrisch belasteter Einzelfundamente bereits häufig untersucht wurde, liegen zu den in der Praxis vorwiegend auftretenden Fundamenten mit exzentrischen Belastungen nur wenige Untersuchungen vor. Um diese Wissenslücke zu schließen, wurden vierzehn exzentrisch belastete und vier zentrisch belastete Durchstanzversuche unter Einsatz eines neu entwickelten Hydrauliksystems durchgeführt. Die einaxialen und zweiaxialen Lastausmitten wurden systematisch abgestuft, um die Auswirkungen der Lastexzentrizität in Verbindung mit weiteren Einflüssen wie unterschiedlicher Schubschlankheit, Stützengeometrie und ‐größe zu analysieren. Die experimentellen Untersuchungen an Stahlbetonfundamenten im Realmaßstab belegen den signifikanten Einfluss der Lastexzentrizitäten sowohl auf die Durchstanztragfähigkeit als auch auf das Tragverhalten. Infolge der exzentrischen Belastungen nehmen die Verformungen und die Änderung der Plattendicke deutlich zu und führen sowohl zu einer Verschiebung der Rissbildung in die höherbelastete Fundamenthälfte als auch zu einer unvollständigen Ausbildung des Durchstanzkegels. Der abschließende Vergleich der Versuchsergebnisse mit den Normansätzen nach EC2+NA(D) und aktuellem Entwurf des EC2 der nächsten Generation bestätigt einen höheren Einfluss der Lastexzentrizität bei größerer Schlankheit und lässt erkennen, dass die Bewertung des β‐Faktors nicht unabhängig vom Ausgangspunkt des Grundwerts für das zentrische Durchstanzen erfolgen kann.

Section: Versuchsstandunclassified

Einfluss exzentrischer Belastungen auf das Tragverhalten von Einzelfundamenten

Ungermann

Schmidt

Hegger

2021

“…Die Auswertung ergibt für die Durchstanzversuche an Einzelfundamenten deutlich größere Vorfaktoren C Rd,c als für die Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten. Hierin spiegelt sich der unterschiedliche Lastabtrag wider, der bei Fundamenten aufgrund der steileren Druckstrebenneigung größere Durchstanztragfähigkeiten ermöglicht als bei Flachdecken [21–25]. Die phänomenologisch bedingte höhere Tragfähigkeit von Fundamenten und Bodenplatten aufgrund geringerer Schubschlankheit, größerer statischer Nutzhöhe und Entlastung durch Bodenpressung im Vergleich zu Flachdecken wurde bereits in Eurocode 2 und EC2+NA(D) tendenziell erfasst.…”

Section: Einheitliches Bemessungsmodell Gegen Durchstanzen In Flachunclassified

Einheitliches Bemessungsmodell gegen Durchstanzen in Flachdecken und Fundamenten

Kueres

Siburg²,

Herbrand

et al. 2016

Self Cite

Zum Durchstanzen von Flachdecken und Fundamenten liegen zahlreiche experimentelle und theoretische Arbeiten vor, denen unterschiedliche Ansätze zur Bestimmung des Durchstanzwiderstandes von Flachdecken und Fundamenten entnommen werden können. Eine kurze Gegenüberstellung findet sich z. B. in [1,2]. Die daraus kondensierten Ingenieurmodelle und Bemessungskonzepte erreichen mit gesteigerter Komplexität größere Vorhersagegenauigkeiten im untersuchten Parameterbereich. Um dem planenden Ingenieur eine sichere Bemessung zu ermöglichen, wurden auch die Bemessungsregeln in Normen stetig erweitert und angepasst. Wegen des hohen Detaillierungsgrades einzelner Nachweise ist zum wirtschaftlichen Arbeiten die Anwendung von Bemessungsprogrammen oft unvermeidbar. Gleichzeitig werden damit den Gestaltungsmöglichkeiten des Tragwerksplaners engere Grenzen gesetzt. Um den Planungsprozess zu vereinfachen, sollten sich Bemessungsmodelle auf den Kern des Nachweises beschränken, klar und verständlich sein und eine eigenstän-dige und "ingenieurmäßige" Anwendung erlauben. Mit der für das Jahr 2018 geplanten Veröffentlichung der zweiten Generation des Eurocode 2 soll nach 2001 (DIN 1045 [3] zu DIN 1045-1 [4, 5]) und 2012 (DIN 1045-1 zu Eurocode 2 [6]) innerhalb von knapp 20 Jahren das Nachweiskonzept zum Durchstanzen wieder vollumfänglich überarbeitet werden. Dies sollte zum Anlass genommen werden, die Nachweise der Norm auf ihren Kern zurückzuführen und nicht zwingend erforderliche Detaillierungen zu streichen. Ein gutes Bemessungsmodell vereint die Erfahrungen der letzten Jahre und ist offen für zukünftige Weiterentwicklungen. Im Folgenden wird die Vorhersagegenauigkeit der Durchstanzbemessung nach DIN EN 1992-1-1+NA(D) (EC2+ NA(D)) [7, 8] durch Vergleiche mit Versuchen überprüft und das Sicherheitsniveau bewertet. Außerdem werden Anregungen von Anwendern (z. B. Initiative Praxisgerechte Regelwerke im Bauwesen e.V. (PRB)) zu kritischen Bemessungsregeln aufgegriffen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird ein neues, einheitliches Bemessungsmodell gegen Durchstanzen in Flachdecken und Fundamenten bzw. Bodenplatten vorgestellt. Mit der Einführung des Eurocode 2 in Deutschland (EC2+NA(D)) wurde die Durchstanzbemessung von Flachdecken und Fundamenten bzw. Bodenplatten neu geregelt. Im Gegensatz zu vorherigen Normengenerationen wurden dabei unterschiedliche Bemessungsgleichungen für Flachdecken und Fundamente bzw. Bodenplatten mit unterschiedlichen Bemessungsrundschnitten eingeführt. Während für Flachdecken ein konstanter Abstand des Bemessungsrundschnitts in einem Abstand 2,0d vom Stützenanschnitt definiert wurde, ist für Fundamente und Bodenplatten der Bemessungsrundschnitt maßgebend, der in Kombination mit dem Abzugswert der Bodenpressungen den geringsten Durchstanzwiderstand ergibt. Insbesondere die Unterscheidung zwischen Flachdecken und Fundamenten sowie die iterative Ermittlung des Abstands des Bemessungsrundschnitts bei Einzelfundamenten führen in der Praxis zu einer aufwendigeren Durchstanzbemessung. Aufbauend auf dem Durchstanzbeme...

“…Der Nachweis gegen Durchstanzen ist erbracht, wenn die maßgebende Einwirkung β V Ed,red den Durchstanzwiderstand ohne Durchstanzbewehrung V Rd,c nicht überschreitet. Hierbei ist β ein Lasterhöhungsfaktor zur Berücksichtigung einer ungleichförmigen Schubspannungsverteilung entlang des kritischen Rundschnitts [11, 20]. Der Nachweis ergibt sich für ein Fundament mit vollständig überdrückter Sohlfläche nach Gl.…”

Section: Bewertung Der Effizienz Des Neuartigen Durchstanzbewehrungunclassified

“…B. statische Nutzhöhe, Schubschlankheit, bezogener Stützenumfang, Maßstabseffekte) identifiziert. Im Vergleich zu Flachdecken stellt sich bei Fundamenten und Bodenplatten allerdings aufgrund der Unterschiede (geringere Schubschlankheit, größere statische Nutzhöhe, größere Lastmagnitude der Bodenpressungen) ein unterschiedlicher Lastabtrag ein, der aufgrund der steileren Druckstrebenneigung höhere Durchstanztragfähigkeiten ermöglicht als bei Flachdecken [6–12].…”

Section: Introductionunclassified

Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit einer neuartigen Durchstanzbewehrung

Kueres

Ricker

Häusler³

et al. 2016

Self Cite

1 Einleitung Das Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten ohne Durchstanzbewehrung wurde in der Vergangenheit bereits durch verschiedene Forscher experimentell untersucht [1-9]. Als signifikante Einflussparameter auf den Durchstanzwiderstand wurden analog zu Flachdecken der Längsbewehrungsgrad, die Betondruckfestigkeit und die Plattengeometrie (z. B. statische Nutzhöhe, Schubschlankheit, bezogener Stützenumfang, Maßstabseffekte) identifiziert. Im Vergleich zu Flachdecken stellt sich bei Fundamenten und Bodenplatten allerdings aufgrund der Unterschiede (geringere Schubschlankheit, größere statische Nutzhöhe, größere Lastmagnitude der Bodenpressungen) ein unterschiedlicher Lastabtrag ein, der aufgrund der steileren Druckstrebenneigung höhere Durchstanztragfähigkeiten ermöglicht als bei Flachdecken [6-12]. Zum Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit Durchstanzbewehrung liegen deutlich weniger ex-perimentelle Untersuchungen vor [7-9, 12]. Die Versuche deuten darauf hin, dass vertikale Durchstanzbewehrungselemente wie Bügel [13-15] oder Doppelkopfanker [16-17] in Fundamenten und Bodenplatten aufgrund der steileren Schubrissneigung weniger effizient sind als in Flachdecken. Aus diesem Grund scheinen geneigte Bewehrungselemente geeigneter für den Einsatz in Einzelfundamenten und Bodenplatten. Diese Erwartung wird durch einen Versuch an einem Einzelfundament mit Schrägaufbiegungen gestützt, bei dem eine deutlich größere Tragfähigkeit als bei vergleichbaren bügelbewehrten Einzelfundamenten erreicht werden konnte [4]. Aufbauend auf den Ergebnissen vorhandener experimenteller Untersuchungen an Einzelfundamenten mit Durchstanzbewehrung [4, 6-9] wurde ein neuartiges Durchstanzbewehrungselement mit geneigten Bewehrungsstäben entwickelt. Nachfolgend wird die Effizienz des neuen Bewehrungselements anhand einer Versuchsserie, bestehend aus sieben Durchstanzversuchen an quadrati-Aufgrund der geringeren Schlankheit und der Belastung durch Bodenpressungen stellt sich bei Fundamenten und Bodenplatten ein Lastabtrag ein, der aufgrund der steileren Druckstrebenneigung höhere Durchstanztragfähigkeiten ermöglicht als bei Flachdecken. Die steileren Schubrisse führen jedoch dazu, dass vertikale Durchstanzbewehrungselemente weniger effizient sind als in Flachdecken. Aus diesem Grund scheinen geneigte Bewehrungselemente geeigneter für den Einsatz in Platten mit größerer Bauteildicke (z. B. Fundamente). Aufbauend auf den Ergebnissen vorhandener experimenteller Untersuchungen an Einzelfundamenten mit Durchstanzbewehrung wurde daher ein neues Durchstanzbewehrungselement mit geneigten Bewehrungsstäben entwickelt. Zur Beurteilung der Effizienz des neuartigen Durchstanzbewehrungselements wurden sieben Durchstanzversuche an Einzelfundamenten mit einer gleichmäßigen Sohlpressung und einem Versagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs durchgeführt. Die Versuche wurden in Anlehnung an eine bereits bestehende Versuchsserie an Einzelfundamenten ohne und mit Bügeln als Durchstanzbewehrung geplant. Dabei wurden die Schubschlankheit, d...