Durchstanzen von Flachdecken bei hohen Stützenlasten

Sollen Hochbauten eine flexible Raumnutzung erlauben, stellen Systeme aus Stahlbeton‐Flachdecken und Stützen eine wirtschaftliche und effiziente Lösung dar. Die Stützen dieser Bauten werden häufig aus hochfestem Beton vorfabriziert und stark bewehrt, um hohe Normalkräfte mit minimalen Querschnitten aufnehmen zu können. Der oft aus normalfestem Beton bestehende Deckenteil, der zwischen den übereinanderstehenden Stützen liegt, wird dabei ganz beträchtlichen Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Zudem erfährt die Deckenplatte um die Stütze eine starke Querkraftbeanspruchung, so dass der Durchstanzwiderstand maßgebend werden kann. Der vorliegende Aufsatz untersucht die Interaktion zwischen den vertikalen Druckbeanspruchungen in der Deckenplatte und dem Durchstanzwiderstand mit Hilfe einer Versuchsreihe an sechs Plattenausschnitten (3,00 x 3,00 x 0,25 m) unter verschiedenen Lastkombinationen. Aufgrund der Versuchsresultate wird ein einfaches Bemessungsmodell vorgestellt. Dieses Modell basiert auf dem Ansatz der DIN 1045‐1 für den Durchstanzwiderstand von Decken ohne Querbewehrung, die einer horizontalen Druckspannung ausgesetzt sind (z. B. Vorspannung). Die mit dem Modell errechneten Resultate stimmen gut mit jenen der Versuche überein – sowohl beim Widerstand wie bei der beobachteten Bruchart. Interaction between column loading and punching shear strength in flat slabs without transverse reinforcement Flat slabs supported by columns are cost efficient solutions for high‐rise buildings. To reduce the cross section of the columns, the columns are typically precast with high strength concrete and include large amounts of longitudinal reinforcement. On the contrary, the slab between columns is typically cast‐in‐place with normal strength concrete. Thus, the slab is subjected in the support region of the columns to large transverse compressive stresses, which may exceed its uniaxial compressive strength. In addition, the flat slab around the column region has to carry large shear stresses, which may potentially lead to punching shear failures. In this paper, the interaction between column loads and shear forces in the support region of a flat slab is investigated by means of an experimental programme consisting of 6 slabs without transverse reinforcement (3.0 x 3.0 x 0.25 m). The flexural reinforcement of the slab was varied as well as the ratio between the column loads and the applied shear forces. On the basis of these results, a theoretical model based on the punching shear approach of DIN 1045‐1 is presented. This model accounts for the compressive stresses in the support region due to column loads and for the potential increase of punching shear strength due to it. A very good agreement between the test results and the theoretical model is obtained both in terms of strength and observed failure modes.     

Rissbildung von biegebeanspruchten Bauteilen aus Ultrahochfestem Faserbeton

Das Konstruieren und Bemessen von Bauwerken aus faserbewehrtem UHPC erfordert sehr detailliertes Wissen über das Zugtragverhalten von Faserbeton. Es ist beeinflusst von der Fasergeometrie, der Fasermenge, der Schubverbundfestigkeit zwischen Faser und Matrix, der Matrixfestigkeit, dem Schwinden und der Faserorientierung. Leutbecher beschreibt ein Modell für reine Zugbeanspruchungen, indem all diese Parameter Eingang finden. Im hier vorliegenden Artikel wird dieses Modell für Biegebeanspruchungen erweitert und anhand von Biegeversuchen an Platten aus UHPC verifiziert. Dabei werden sowohl Faserbewehrung als auch konventionelle Stabbewehrung berücksichtigt. Crack Formation of Flexural Members made of UHPFRC For the design and planning of buildings made of fibre reinforced ultra high performance concrete one needs very detailed knowhow about the tensile carrying behaviour of fibrated concrete. It is affected by various parameters such as the fibre geometry, the content of fibres, the bond strength between fibre and binder matrix, the strength of the matrix, the shrinkage of the concrete and the orientation of the fibres. All these parameters are considered in a theoretical model for UHPFRC under tension (Leutbecher). In the paper presented here the range of validity of this model is extended to bending stress. Experimental investigations on UHPC‐plates under bending complete and verify the theoretical results. The tests cover fibre reinforcement as well as conventional passive reinforcement.     

Bemessung von Stützmauern aus Stahlbeton nach Eurocode

Design of Concrete Retaining Structures basing on Eurocode Standards Design of retaining structures bases on current concrete and geotechnical design standards. At this time the basis of the Austrian state of the art is changing from a national system to the System of European standards (EUROCODES). This contribution shows the actual situation of the Austrian standardisation and the use of the Eurocode 2 (EN 1992‐x) and the Eurocode 7 (EN 1997‐1) for designing of concrete retaining structures. For this the essential design approaches and there standardised regulations are shown.     

Bauzeit und Baukosten für Stahlbetonarbeiten – Berechnungsmethoden und Anwendung

Construction Time and Cost of Reinforced Concrete Works – Calculation Methods and Application Construction time is of crucial importance when it comes to utilizing the production factors in an effective and efficient way. Construction periods that are too short usually result in higher cost, poorer quality and a larger number of disputes. This paper sets out to demonstrate the calculation of construction time whilst considering key construction management parameters. Beyond a simple, deterministic method, other options for calculation are shown that rely on probability calculus. The approaches described to determine construction time and cost are illustrated by a building project example. The deterministic method results in one value per each calculation process (calculation mode 1). In calculation mode 2, probability calculus is applied in a simple fashion. Both range and probability of occurrence can be considered for the relevant input variables. For the third calculation mode, the Monte‐Carlo method is applied using the @RISK software. For each of the parameters to be determined, this method shows a probability distribution.     

Einfluss imperfekter Ringflanschverbindungen auf die Ermüdungsfestigkeit von kreiszylindrischen Stützen

Bei Seilbahnen, Windenergieanlagen, Kaminen etc. werden oft turmartige Stahlkonstruktionen aus kreiszylindrischen oder konischen Rohrabschnitten verwendet, welche mittels L‐förmiger Flanschverbindungen verschraubt sind. Auf Grund von Imperfektionen zufolge Schweißverzug und hohen dynamischen Beanspruchungen werden häufig die Grenzen der Beanspruchbarkeit der Flanschverbindungen erreicht. In vielen Fällen ist nicht der Nachweis der Traglast (ULS) von Bedeutung, vielmehr ist der Grenzzustand der Ermüdung (FLS) maßgebend für die Dimensionierung. Der vorliegende Beitrag beinhaltet die Untersuchung imperfekter Ringflanschverbindungen von kreisförmigen Seilbahnstützen auf Ermüdung. An einem Bauteilversuch im Maßstab 1 : 1 wurde die Ermüdungsfestigkeit der gesamten Flanschverbindung (Schrauben, Schweißnaht, Rohrmantel) untersucht. Parallel durchgeführte FE‐Berechnungen dienen als Vergleich zu den Laborergebnissen. Zum Abschluss wird eine Möglichkeit der Berücksichtigung der Flanschimperfektionen für die praktische Bemessung aufgezeigt. Effects of imperfect ring flange connections on the fatigue resistance of cylindrical columns. For cableway installations, wind turbines, chimneys etc. often tower‐like steel constructions from cylindrical or conical tubing sections are used, which are bolted by means of L‐shaped flange connections. Due to imperfections from welding distortion and high dynamic loads the resistance of the flange connections will be frequently achieved. In many cases the ultimate load (ULS) proof becomes less important and the fatigue assessment (FLS) is determining the dimensions. This contribution contains investigations of imperfect flange connections of circular cable car towers on fatigue. A large scale test was performed to prove the fatigue strength of the entire flange connection (bolts, welding seam, tube section). Parallel accomplished FE‐computations serve as comparison to the laboratory test results. As conclusion a possible procedure to consider flange imperfections for the practical dimensioning is pointed out.     

Anprall und Explosion – Experimentelle Untersuchungen an Verbundbauteilen

Außergewöhnliche Bauwerksbeanspruchungen aus Explosion und Anprall rücken immer mehr in den Fokus der Bemessung wegen der weltweiten Zunahme terroristischer Anschläge. Der passive Schutz von Bauten gegenüber Terrorattacken gewinnt immer mehr an Bedeutung. Die Auswirkungen solcher dynamischen Belastungen aus Anprall und Explosion unterscheiden sich wegen des dynamischen Systemverhaltens und der Abhängigkeit vom Impulsverlauf erheblich von statischen Belastungen. Im Rahmen des europäischen RFCS (Research Fund for Coal and Steel)‐Forschungsprojekts COSIMB (Composite Column and Wall Systems for Impact and Blast Resistance) wurden an der Universität Karlsruhe, heute Karlsruher Institut für Technologie (KIT), am Imperial College, London, und bei der HOCHTIEF Construction AG, Frankfurt, Untersuchungen an Verbundstützen und Stützen‐Wand‐Verbundsystemen, bestehend aus höherfestem Stahl und hochfestem Beton, durchgeführt. Die Untersuchungen umfassten sowohl statische als auch dynamische Beanspruchungen. Die realisierten Aufprallgeschwindigkeiten betrugen bis zu 14,5 m/s bei einer Masse des Aufprallfahrzeugs von bis zu 1460 kg. Die aufgebrachten Explosionsbelastungen entsprachen der Druckwelle einer Sprengladung von bis zu 2240 kg TNT‐Äquivalent. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Versuchsdurchführung sowie die erhaltenen Ergebnisse. Blast and impact – Experimental investigations on composite structures. Nowadays civil engineers pay more attention to the extraordinary loads like blast and impact. This trend was set off by the political development after the Cold War when the risk of terrorist attacks increased. The passive protection of the buildings becomes more important. The effects of such loads are not the same as the effect of a static load with the same maximum amplitude. It is a fact that currently used structures are not designed for such extreme events. Within the European RFCS research project COSIMB experimental study on composite column and wall systems made out of high performance steel and concrete was done. The experimental study includes static and dynamic tests. The impact velocities were up to 14.5 m/s. The mass of the impact moving barrier was up to 1460 kg. The blast loads corresponds to an explosive charge up to 2240 kg TNT. In this paper the performance of the tests and the test results are presented.