Development of new punching shear reinforcement for footings
Final Report Abstract
Aufgrund der geringeren Schlankheit und der Belastung durch Bodenpressungen stellt sich bei Fundamenten und Bodenplatten ein Lastabtrag ein, der infolge 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. Aufbauend auf den Ergebnissen vorhandener experimenteller Untersuchungen an durchstanzbewehrten Einzelfundamenten wurde daher ein neues Durchstanzbewehrungselement mit geneigten Bewehrungsstäben entwickelt. Das neuartige Durchstanzbewehrungselement hat eine optimierte Form um das Schubrisswachstum möglichst effizient zu begrenzen. Aufgrund der geneigten Bewehrungsstäbe werden die Schubrisse durch die S-förmigen Bewehrungselemente mehrfach gekreuzt. Die starre Verankerung durch aufgestauchte Köpfe an den Enden der S-förmigen Bewehrungselemente ermöglicht eine gute Aktivierung der Durchstanzbewehrung. Im oberen Bereich ist zusätzlich ein Klemmblech angeordnet, das dem dreidimensionalen Bewehrungselement Stabilität verleiht und zu einer weiteren Verbesserung der Verankerungsqualität des Bewehrungselementes führt. Zur Untersuchung des Tragverhaltens von Einzelfundamenten mit der neu entwickelten Durchstanzbewehrung wurden insgesamt 15 Durchstanzversuche mit verschiedenen Versagensarten durchgeführt. Darüber hinaus wurden nicht-lineare Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um den Parameterbereich zu erweitern. Zu den untersuchten Einflussparametern in den experimentellen und numerischen Untersuchungen zählten die Betondruckfestigkeit fc,cyl, die Schubschlankheit aλ/d, der bezogene Stützenumfang u0/d sowie die Geometrie, Anordnung und Menge der Durchstanzbewehrung. Anhand der Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen wurde für die neuartige Durchstanzbewehrung schließlich ein Bemessungskonzept auf Grundlage von DIN EN 1992-1-1+NA(D) erarbeitet, das eine sichere und wirtschaftliche Bemessung ermöglicht. Dabei lassen sich aufgrund der hohen Effizienz der entwickelten Durchstanzbewehrung deutlich höhere Durchstanztragfähigkeiten erreichen als mit üblichen Bewehrungselementen wie Bügeln oder Doppelkopfankern.
Publications
- A new punching shear reinforcement element for footings. In: Report of IABSE 3rd Young Engineers Colloquium 2016, S. 20-21, Hamburg, 1. April 2016 [Award, 1. Platz Young Engineers Colloquium 2016]
Kueres, D.
- A new punching shear reinforcement system for precast footings. In: Proceedings of 2016 PCI Convention & National Bridge Conference, Nashville, USA, 1.-5. März, 2016 (USB-Stick)
Kueres, D.; Ricker, M.; Hegger, J.
- Durchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit einer neuartigen Durchstanzbewehrung. In: Beton- und Stahlbetonbau (111), 2016, Heft 6, S. 355-365
Kueres, D.; Ricker, M.; Häusler, F.; Hegger, J.
(See online at https://doi.org/10.1002/best.201500071) - Versuchsbericht zu Durchstanzversuchen an Einzelfundamenten mit einer neuartigen Durchstanzbewehrung. IMB-Bericht 378/2016, Institut für Massivbau, RWTH Aachen, 2016
Hegger, J.; Kueres, D.
- Zur maximalen Durchstanztragfähigkeit von Einzelfundamenten mit einer neuartigen Durchstanzbewehrung. In: Bauingenieur (91), 2016, Heft 11, S. 435-445
Kueres, D.; Ricker, M.; Stark, A.; Hegger, J.
- Improved Shear Reinforcement for Footings--Punching Strength inside Shear-Reinforced Zone. In: ACI Structural Journal, Nov/Dec 2017, Vol. 114 Issue 6, p1445-1456. 12p.
Kueres, D.; Ricker, M.; Hegger, J.
- Neuartige Durchstanzbewehrungssysteme – Flachdecken und Fundamente. In: BFT International 02/2017, Kongressunterlagen 61. BetonTage, Neu-Ulm, 14.-16. Februar 2017
Ricker, M.; Kueres, D.; Randl, N.; Häusler, F.; Hegger, J.
