BK-Heft 2/2012 - Baukammer Berlin

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Bau 2-12 Umbruch 3 20.06.2012 14:45 Uhr Seite 24 Baukammer / Berufspolitik / Bildung Kurzfassung Stahlbetondeckenplatten mu?ssen unter den real auftretenden Beanspruchungen stets die bestimmungsgemäße Funktion und ein angemessenes Erscheinungsbild aufweisen. Der Nachweis der Begrenzung von Verformungen ist dabei ein wesentlicher Bestandteil zur Sicherstellung dieser grundlegenden Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit. Die Größe der Verformung von Stahlbetonbauteilen wird neben direkten Lasteinwirkungen maßgeblich durch das zeitabhängige Kriech- und Schwindverhalten von Beton beeinflusst. Einen entscheidenden Einfluss auf die anfängliche und nachträgliche Verformung hat zudem die Rissbildung im Bauteil, die wiederum von der stark schwankenden Betonzugfestigkeit abhängig ist. Eine explizite Verformungsberechnung steht zwar als mögliche Nachweisvariante zur Verfügung, diese setzt jedoch immer die Kenntnis bzw. Annahme zahlreicher Einflussfaktoren sowie der Material- und Querschnittskennwerte voraus. Da die Begrenzung der Durchbiegung in der Regel für die Querschnittsdimensionierung maßgebend ist, gestaltet sich der Nachweis der Verformungen über eine explizite Berechnung aufgrund umfangreicher Überlegungen hinsichtlich der komplexen Zusammenhänge und einer aufwendigen iterativen Vorgehensweise äußerst schwierig. Aus diesem Grund werden Stahlbetondeckenplatten in der Praxis über Schlankheitskriterien dimensioniert und so gleichzeitig eine vereinfachte Nachweisführung erbracht. Die Regelung zum Nachweis der Verformungen in der bisher gültigen, nationalen Stahlbetonbau-Norm, DIN 1045- 1:2008 basiert auf Untersuchungen aus den 1960er Jahren und entspricht nicht den heutigen Gegebenheiten. Mit der neuen DIN EN 1992-1-1, als Ersatz für die DIN 1045-1 ergibt sich ein scheinbar 24 | Baukammer Berlin 2/2012 Baukammer-Preis 2011 1. Preis in der Gruppe der Masterarbeiten und Diplom-Arbeiten (TUB) für seine Master-Arbeit: „Untersuchungen zur Durchbiegung von Stahlbetondeckenplatten und Bewertung der vereinfachten Biegeschlankheitsnachweise verschiedener Ansätze“ Verfasser: Adrian Grabara M.Eng. 1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Andreas Fischer · 2. Gutachter: Prof. Dipl.-Ing. Frank Prietz v.l.n.r.: Prof. Dr.-Ing. Udo Kraft, Adrian Grabara, Dr.-Ing. Jens Karstedt genauerer Nachweis unter Berücksichtigung zusätzlicher wichtiger Einflussparameter. Daneben existieren weitere Nachweisvorschläge zur Begrenzung der Verformungen über Schlankheitskriterien, für die eine weiterführende Untersuchung sinnvoll erscheint. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die bestehenden Regelungen und Nachweisverfahren zur Begrenzung der Verformungen zusammengestellt und kritisch miteinander verglichen. Zur Beurteilung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der vorhandenen Biegeschlankheitsnachweise wurden dabei umfangreiche nichtlineare Untersuchungen zu der Durchbiegung von Stahlbetondeckenplatten an ebenen Stabwerken und räumlichen Plattenmodellen unter Berücksichtigung von Kriechen und Schwinden und der Mitwirkung von Beton auf Zug (tension stiffening) sowie unter Variation verschiedener Einflussparameter durchgeführt. Auf Grundlage der gewonnenen Daten konnten eine Beurteilung der Eignung einzelner Verfahren und deren Anwendungsgrenzen erarbeitet und Anregungen zur weiteren Optimierung gegeben werden. Um die Zuverlässigkeit der Auswertung zu steigern, wurden zudem nichtlineare Untersuchungen zur Erfassung der Auswirkungen von abweichenden Material- und Systemparametern auf die zu erwartende Größe der Verformungen angestellt. Die Eignung der im Rahmen dieser Arbeit angesetzten Material- und Rechenmodelle wurde dabei durch verschiedene Nachrechnungen zu Bauteilkurz- und Langzeitversuchen sowie zu ausgewählten Studien bestätigt. Neben der Bewertung der Biegeschlank-
Bau 2-12 Umbruch 3 20.06.2012 14:45 Uhr Seite 25 heitsnachweise ermöglichten die Untersuchungen außerdem eine Beurteilung der Einflussmöglichkeiten des Planers hinsichtlich gezielter konstruktiver und betontechnologischer Vorgaben für eine indirekte Begrenzung der Verformungen. In der nachfolgenden Abbildung 1 sind exemplarisch die erforderlichen Nutzhöhen aus den Anforderungen der einzelnen Biegeschlankheitsnachweise und der nichtlinearen Berechnungen für einachsig gespannte, gelenkig gelagerte Einfeldplatten dargestellt. Die Nutzhöhen nach DIN 1045-1 liegen vor allem bei geringen Betongüten deutlich auf der unsicheren Seite. Über den Biegeschlankheitsansatz nach DIN EN 1992-1-1 lässt sich unter der vereinfachten Annahme eines Bewehrungsgrades von 0,5 % in vielen Fällen eine sichere Begrenzung des Dek- kendurchhangs erzielen. Der Einfluss der Betonfestigkeit wird allerdings nur ungenau erfasst. Dies führt insbesondere bei niedrigen Betongüten und geringen Spannweiten zu sehr unwirtschaftlichen Ergebnissen. Das Nachweisverfahren Baukammer / Berufspolitik / Bildung nach A. Fischer wiederum liefert für unterschiedliche Bedingungen sichere und wirtschaftliche Nutzhöhen zugleich. Die Abbildung 2 zeigt die erforderlichen Nutzhöhen bei erhöhten Anforderungen an die Durchbiegung für zweiachsig gespannte, quadratische Dekkenplatten mit allseitig gelenkiger Lagerung. Der deutliche Einfluss eines zweiachsigen Lastabtrages bleibt auch nach DIN EN 1992-1-1 vollständig unberücksichtigt. Eine wirtschaftliche Dimensionierung der Deckendicke ist in diesem Fall nur beschränkt realisierbar. Es zeigt sich wiederholt, dass die Schlankheitskriterien nach DIN EN 1992-1-1 nur eingeschränkt den hohen Anforderungen an die heutige Normgeneration gerecht werden. Preis der Baukammer Berlin 2012 für besonders gute Abschlussarbeiten auf dem Gebiet des Bauingenieur- und Vermessungswesens an den Berliner Hochschulen und der Technischen Universität Berlin. Mit dem Preis der Baukammer soll die Vielseitigkeit des Bauingenieurwesens anhand von herausragenden und sich durch besondere Kreativität auszeichnenden Abschlussarbeiten gezeigt werden. Die Abschlussarbeiten aus dem Jahr 2012 müssen bis zum 31.01.2013 eingereicht werden. Nähere Informationen: Baukammer Berlin · Gutsmuthsstr. 24 · 12163 Berlin · Tel.: (030) 79 74 43-0 · www.baukammerberlin.de Baukammer Berlin 2/2012 | 25
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