Stahlbetondecken mit integrierten Hohlräumen unter Zugbeanspruchung

Mit zunehmender Technologisierung von Gebäuden und durch den Einsatz neuartiger Leichtbausysteme (z. B. Hohlkörperdecken) wird der Querschnitt hochbauüblicher Stahlbetondecken zunehmend geschwächt. nitte verbunden.

Die integrierten Hohlräume führen zu einer Minderung der Querkrafttragfähigkeit von nicht querkraftbewehrten Stahlbetondecken. An der TU Kaiserslautern wurden in den vergangenen Jahren eingehende Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit von Decken mit integrierten Leitungen durchgeführt. Es wurden hierzu Bemessungsvorschläge entwickelt, die in die allgemeine Bemessungspraxis eingegangen sind. Des Weiteren wurden von den Antragstellern umfangreiche  experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Hohlkörperdecken durchgeführt. Für eine kombinierte Beanspruchung aus Querkräften und Längszugkräften liegt bisher jedoch kein abgesichertes Bemessungskonzept vor. Die Querkrafttragfähigkeit von zugbeanspruchten, nicht querkraftbewehrten Stahlbetondecken mit Querschnittsschwächungen muss kritisch untersucht und bewertet werden.

Zielsetzung:

Für Stahlbetondecken mit integrierten Hohlräumen unter Querkraft- und Längszugbeanspruchung soll das bestehende Bemessungskonzept überprüft und angepasst werden. Dabei sollen sowohl sicherheitstheoretische als auch bruchmechanische Fragestellungen beantwortet werden. Für unterschiedliche Parameter werden hierzu experimentelle Untersuchungen an Stahlbetonbalken durchgeführt. Mit numerischen Methoden werden diese Versuche nachgerechnet und das Versuchsprogramm in einer Parameterstudie theoretisch erweitert. Auf Basis der Versuchsergebnisse wird ein theoretisches Ingenieurmodell entwickelt und ein Bemessungskonzept für die Praxis abgeleitet.

Durchführung

Mit dem Forschungsvorhaben wurde die Querkrafttragfähigkeit von nicht querkraftbewehrten Stahlbetondecken mit und ohne integrierte Hohlräume unter Längszugbeanspruchung experimentell und numerisch untersucht. Das Versuchsprogramm bestand aus 10 Versuchsserien mit insgesamt 60 Großversuchen. Mit numerischen Methoden wurden diese Versuche nachgerechnet und das Versuchsprogramm in einer Parameterstudie theoretisch erweitert.

Ergebnisse

Für massive Stahlbetondecken ist der traglastmindernde Einfluss von Längszugspannungen auf die Querkrafttragfähigkeit bekannt und im Bemessungskonzept nach DIN EN 1992-1-1 verankert.

Die Versuchsergebnisse zeigen hier den erwartungsgemäß ungünstigen und normkonformen Einfluss

von Zugspannungen auf die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetondecken ohne integrierte Hohlräume.

Für die untersuchten Normalkraftzustände konnte zudem eine gute mechanische Übereinstimmung der

linearen Traglastminderung in Abhängigkeit der Längszugspannungen nach DIN EN 1992-1-1, Gl. 6.2a

festgestellt werden. Im Vergleich zu Massivdecken konnte für Stahlbetondecken mit integrierten Hohlräumen in den Versuchen gezeigt werden, dass sich der ungünstige Einfluss von Längszugspannungen auf die Querkrafttragfähigkeit mit zunehmender Querschnittsschwächung verliert. Diese Erkenntnis gilt sowohl für Decken mit integrierten Leitungen als auch für Decken mit integrierten Hohlkörpern. Sowohl in den Nachrechnungen der Versuche als auch in der Parameterstudie konnte hier gleichermaßen der mit zunehmender Querschnittsschwächung abnehmende Einfluss von Längszugspannungen auf die Querkrafttragfähigkeit festgestellt werden. Auf Basis der ermittelten Versuchsdaten wurde eine Anpassung des bestehenden Bemessungskonzeptes nach DIN EN 1992-1-1, 6.2 in Verbindung mit den nationalen Erläuterungen nach DAfStb Heft 600 vorgeschlagen.