Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten von gedrungenen, punktgestützten Platten am Beispiel von Fundamenten
Final Report Abstract
Im Übergangsbereich zwischen Stütze und Fundament kann bei konzentrierter Lasteinleitung ein lokales Querkraftversagen auftreten, das als Durchstanzen bezeichnet wird. Während für das Durchstanzen von Flachdecken aufgrund einer Vielzahl von experimentellen und numerischen Untersuchungen im Wesentlichen Einigkeit über die maßgebenden Einflussfaktoren besteht, waren zum Durchstanzen bei Fundamenten die Einflüsse aus Maßstabseffekt, Anordnung der Durchstanzbewehrung, der Betondruckfestigkeit und des Längsbewehrungsgrades insbesondere bei geringen Schubschlankheiten noch nicht abschließend geklärt. Zur Überprüfung des Tragverhaltens und der Haupteinflussparameter auf den Durchstanzwiderstand wurden 13 Durchstanzversuche an Einzelfundamenten durchgeführt. Die Versuche wurden systematisch zu einem vorangegangenen Forschungsvorhaben ergänzt und waren so geplant, dass die Auswirkungen der variierten Parameter wie Schubschlankheit, Betondruckfestigkeit, Längsbewehrungsgrad, Bauteildicke und Durchstanzbewehrung gezielt quantifiziert werden konnten. Anhand nichtlinearer numerischer Versuchsnachrechnungen und Parameterstudien wurde der Untersuchungsbereich erweitert. Durch die ausgeführten Untersuchungen konnten detaillierte und vertiefte Kenntnisse zum Tragverhalten der Durchstanzbewehrung gewonnen werden. Die Versuchsergebnisse der experimentellen Untersuchungen wurden in einer Datenbank zusammengefasst und stehen für eine Überprüfung sowie für Entwicklung und Validierung neuer Bemessungsmodelle zur Verfügung. Die Ergebnisse der eigenen Untersuchungen belegen einen Anstieg der Durchstanzlasten bei abnehmender Schubschlankheit. Während ansteigende Betondruckfestigkeiten und Längsbewehrungsgrade innerhalb des baupraktischen Bereiches gut mit den bekannten Bemessungsansätzen ((ρl·fck)1/3) erfasst werden, ist der Einfluss des Maßstabseffekts von größeren Plattendicken bei Einzelfundamenten ohne und mit Durchstanzbewehrung auch weiterhin nicht abschließend geklärt. Eine Durchstanzbewehrung aus Bügeln erhöht die Durchstanztragfähigkeit in erheblichem Maße. Die Zunahme wird jedoch vom Abstand der Bewehrung zur Stütze (kleinere Abstände erhöhen, größere Abstände reduzieren die Traglasten) und der Verteilung der Durchstanzbewehrung beeinflusst. Zudem deuten die Ergebnisse auf einen wirksamen Betontraganteil hin, durch dessen Ansatz eine wirtschaftlichere Bemessung der Durchstanzbewehrung möglich wäre. Mit den Versuchen wurde die Zuverlässigkeit des für den nationalen Anhang zum Eurocode 2 vorgeschlagenen Bemessungskonzeptes zum Durchstanzen von Einzelfundamenten nachgewiesen. Zudem wurden die Grundlagen zu einer wirtschaftlichen Bemessung der Durchstanzbewehrung und größeren maximalen Durchstanztragfähigkeiten geschaffen. Somit lassen sich in Zukunft ressourcensparende Querschnitte für Fundamente bestimmen.
Publications
- Durchstanzen von Fundamenten nach NA(D) zu Eurocode2. In: Bauingenieur, Band 87 (2012), Heft 6, S. 267–276
Ricker, M.; Siburg, C.; Hegger, J.
- Experimental and numerical investigations on the punching behavior of thick footings with and without shear reinforcement. In: SEMC 2013: The Fifth International Conference on Structural Engineering, Mechanics and Computation, 2-4 September 2013, Cape Town, South Africa
Kueres, D.; Siburg, C.; Reissen, K.; Hegger, J.
- Zur Durchstanzbemessung von Einzelfundamenten – Normenvergleich und Vergleich mit Versuchen. In: Beton und Stahlbetonbau 108 (2013), Heft 9, S.641– 653
Siburg, C.; Ricker, M.
- Experimental Investigations on Punching Behaviour of Reinforced Concrete Footings with structural dimensions. Structural Concrete 15,3, September 2014, Pages 331-339
Siburg, C.; Hegger, J.
(See online at https://doi.org/10.1002/suco.201300083)
