Durchstanzen von Bodenplatten unter rotationssymmetrischer Belastung

Timm, Maike

Durchstanzen ist ein Versagen, das bei einer Betonplatte in Folge von hoher punktförmiger Belastung beispielweise durch eine Stütze entstehen kann. Zum Durchstanzen von gedrungenen Platten, dazu gehören Bodenplatten, gibt es bisher nur wenige Untersuchungen. Deswegen greift man auf die Regeln für schlanke Platten zurück. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst das Durchstanzversagen von rotationssymmetrischen Platten jeder ausführbaren Schlankheit untersucht. Weiterhin wurde für Bodenplatten ein allgemeingültiger Bemessungsansatz für die Ermittlung des Durchstanzwiderstandes bei Innenstützen entwickelt. Dazu wurden 10 Versuche an Bodenplattenausschnitten durchgeführt. Die Versuche dienten auch der Kalibrierung eines FEM-Modells, um mit dessen Hilfe weitere Erkenntnisse über das Tragverhalten zu erlangen. Außerdem können bei den FEM-Berechnungen alle Randbedingungen verändert werden. Während die Tragfähigkeit bei schlanken Platten durch die Biegedruckzone begrenzt ist, wird bei gedrungenen Platten das Versagen durch Überschreitung der Querzugspannungen eingeleitet. Für gedrungene und schlanke Platten wurde eine vollständige und in sich schlüssige Beschreibung des Tragverhaltens aufgestellt. Der Bemessungsansatz wurde auf Grundlage von numerischen Untersuchungen an der Gesamtplatte aufgestellt. Als Ergebnis steht eine realistische Durchstanzbemessung für Bodenplatten zur Verfügung, bei der die Randbedingungen wie Plattendicke, Stützengröße, Schlankheit der Platte, Betongüte und Durchstanzbewehrung berücksichtigt werden. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wird für Bodenplatten eine Überarbeitung der Durchstanzbemessung in den bestehenden Normen empfohlen.

Conrete slabs can fail in punching shear as a consequence of point-load, for example a column. There are several designing methods for slender slabs, which are flat slabs. The existing models take the concrete compression strength or the tensile strength as failure criteria and describe the complex structural behaviour not completely. There have hardly been any investigations to compact slabs, which are foundation slabs. For that reason foundation slabs are designed according to the same code regulations as flat slabs. Here an investigation was carried out analysing the structural behaviour of slabs of any customary slenderness with the aim of describing load-carrying models. Furthermore a design model for the punching shear resistance of foundation slabs was developed. The investigations are based on experiments with test specimens of foundation slabs. The experiments also verified calculations with finite elements which lead to further understanding of the structural behaviour. The finite element calculations also allowed to vary all dimensions. The structural behaviour of compact slabs is totally different to that of slender slabs. The load carrying capacity of slender slabs is limited due to the capacity of the compression zone. In contrary compact slabs fail in the transverse tension stresses outside the compression zone. For slender and compact slabs coherent load-carrying models were developed. There are differences between the test specimen of foundation slabs an the complete foundation slabs. Therefore the design model was based on calculations of complete foundation slabs with the finite element method. The result is a realistic design model for foundation slabs, considering the slab depth, the comlumn width, the slab slenderness, the concrete quality and the punching reinforcement. For foundations slabs it is recommendable to renew the punching design method of the code regulations.

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Timm, Maike: Durchstanzen von Bodenplatten unter rotationssymmetrischer Belastung. 2003.

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