Zum Tragverhalten von Spannbeton-Fertigdecken bei biegeweicher Lagerung

Roggendorf, Thomas; Hegger, Josef

doi:30455

Zum Tragverhalten von Spannbeton-Fertigdecken bei biegeweicher Lagerung = Load bearing behaviour of prestressed hollow core slabs on flexible supports

Roggendorf, Thomas

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Thomas Roggendorf

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

UmfangGetr. Zählung : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Zsfassung in dt. u. engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Hegger, Josef (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-08-25

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-33404
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63178/files/3340.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Massivbau (311610)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Querkraft (Genormte SW) ; Spannbeton (Genormte SW) ; Spannbetonbau (Genormte SW) ; Verbundbauweise (Genormte SW) ; Bemessung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Spannbetonbauweise (frei) ; shear (frei) ; hollow core slab (frei) ; flexible support (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Deckenkonstruktionen beeinflussen im Hochbau nachhaltig die wirtschaftliche Herstellung und die konstruktive Durchbildung von Gebäuden. Das Bauen mit Spannbeton-Fertigdecken (vorgespannte Hohlplatten) wird den Anforderungen moderner Gebäudeplanung in hohem Maße gerecht. Allerdings wird die Querkrafttragfähigkeit von Spannbeton-Fertigdecken bei einer Lagerung auf schlanken Trägern oder Unterzügen anstelle von starren Auflagern wie beispielsweise Wandscheiben deutlich herabgesetzt. Die bei biegeweicher Lagerung auftretenden Beanspruchungen in Querrichtung der Decke können die Traglast nach systematischen Untersuchungen in Finnland um bis zu 60% reduzieren. Für diese Abminderung sind die Verbundwirkung zwischen Fertigdecke und Träger, die Trägerverformung sowie der Plattenquerschnitt von Bedeutung. In Europa ist derzeit kein Nachweiskonzept allgemein anerkannt, das eine einheitliche und zielsichere Querkraftbemessung von Spanneton-Fertigdecken bei biegeweicher Lagerung erlaubt. Zudem ist in vielen Fällen die Abgrenzung zwischen starrer und biegeweicher Lagerung unklar. Durch die Unsicherheiten bei der Bemessung, aber auch durch grundsätzliche offene Fragen zum Tragverhalten bei biegeweicher Lagerung, wird das Bauen mit Spannbeton-Fertigdecken eingeschränkt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die grundlegende Analyse des Tragverhaltens von Spannbeton-Fertigdecken bei biegeweicher Lagerung. Hierzu wird zunächst der Stand der Kenntnisse zusammengefasst. Anschließend werden eigene experimentelle und numerische Untersuchungen zur Überprüfung wichtiger Einflussgrößen auf das Tragverhalten beschrieben. Die experimentellen Untersuchungen umfassen acht Großversuche an zweifeldrigen Deckensystemen mit biegeweicher Lagerung und begleitende Referenzversuche an Einzelplatten mit starrer Lagerung. Weiterführende dreidimensionale nichtlineare FE-Berechnungen liefern vertiefte Erkenntnisse zu den Tragmechanismen und zum Einfluss der Trägersteifigkeit auf das Tragverhalten. Anhand der Ergebnisse der Versuche und der FE-Berechnungen lässt sich zudem die Wirksamkeit verschiedener Maßnahmen zur Steigerung der Tragfähigkeit beurteilen. Zur Entwicklung eines wirklichkeitsnahen Bemessungsansatzes für Querkraft wird eine Datenbank verfügbarer Großversuche mit Spannbeton-Fertigdecken bei biegeweicher Lagerung erstellt. Nach einer Auswertung der Daten werden zuerst Versuchsnachrechnungen mit einem bestehenden Bemessungsmodell aus Finnland durchgeführt. Im nächsten Schritt folgt die Ableitung eines eigenen Ansatzes, der insbesondere die Erkenntnisse zum Tragverhalten der Platten und zu deren Verbundwirkung mit dem Träger im Bruchzustand berücksichtigt. Der eigene Ansatz wird schließlich anhand der Ergebnisse von 21 Großversuchen mit unterschiedlichen Träger- und Plattentypen sowie einer Parameterstudie validiert. Er erfasst alle wesentlichen Einflüsse auf das Tragverhalten und leistet einen Beitrag zur praxisgerechten und sicheren Berechnung von Spannbeton-Fertigdecken.

In structural engineering ceilings affect both the building technique and the economic construction. Using precast prestressed hollow core slabs meets the demands of modern design and construction to a high extent. However, the shear resistance of hollow core slabs is considerably reduced if the slabs are bedded on slender beams or girders instead of rigid walls. According to investigations in Finland stresses in transverse direction of the slabs due to flexible supports may lead to a decrease in shear resistance of up to 60%. The reduction in shear resistance depends on the composite action between the beam and the slabs, the beam deflection and the slabs’ cross section. No generally accepted design model allowing for a standardised and accurate shear design of prestressed hollow core slabs has been established in Europe so far. Further¬more, the differentiation between rigid and flexible supports is often not clear. Uncertainties in the design and open questions regarding the load bearing behaviour on flexible supports in general limit the application of prestressed hollow core slabs. The aim of the present thesis is a thorough analysis of the load bearing behaviour of prestressed hollow core slabs on flexible supports. At first, the state of the art is summarised. Own experimental and numerical investigations on vital parameters affecting the load bearing behaviour are described in the following. The experimental investigations comprise eight full-scale tests on two-span floor systems with flexible supports and accompanying reference tests on single slabs with rigid supports. Continuative three-dimensional nonlinear FE-analyses provide deep insight into the failure mechanism and the influence of the beam’s bending stiffness on the load bearing behaviour. Based on the experimental and numerical results measures to enhance the shear resistance can be evaluated. A database of international tests with prestressed hollow core slabs on flexible supports from literature is generated to develop a realistic design model for shear. After evaluating the data an existing design model from Finland is used to recalculate the existing tests. An own design model is derived in the next step, whereas especially findings regarding the slabs’ load bearing behaviour and their composite action with the beam at the ultimate limit state are considered. Based on the results of 21 full-scale tests with different types of beams and slabs as well as a parametric study the own model is validated. It accounts for all important factors affecting the load bearing behaviour and hence contributes to an accurate and safe design of prestressed hollow core slabs on flexible supports.

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