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Untersuchungen zur Bewertung von Verbundbauteilen aus Brettstapelelementen im Flächenverbund mit mineralischen Deckschichten

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[Quelle: https://e-pub.uni-weimar.de]

Zur Verbindung des flächigen Bauteils Brettstapelelement mit mineralischer Deckschicht sind bisher kaum geeignete einfachste Fugenausbildungen untersucht. Bei dieser biegebeanspruchten hybriden Verbundkombination bietet das zugbeanspruchte Holz und die druckbeanspruchte mineralische Deckschicht im Verbund ein günstigeres Biegetragverhalten und verbessert im Vergleich zum reinen Brettstapeldeckenelement dessen Eigenschaften. Für die Steifigkeit und die Tragfähigkeit der Verbundkonstruktion ist die Ausbildung der Verbundfuge, die effektive Übertragung der Schubkraft ausschlaggebend. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass der Einsatz alternativer Verbundfugenausführungen grundsätzlich möglich ist. Mit diesem Wissen scheint neben dem Einsatz nachgiebiger Verbindungsmittel auch die Heranziehung, Erfassung und Optimierung des Flächen- sowie Reibungsverbundes zwischen flächigen Holzelementen und mineralischen Deckschichten eine effiziente und sichere Fugenausbildung darzustellen. Für weiterreichende und genauere Aussagen, sind neben der versuchstechnischen Abklärung der Wirksamkeit möglicher chemischer als auch mechanischer Modifikationen der Holzoberfläche in der Verbundfuge computergestützte Kurzzeit- sowie auch Langzeituntersuchungen zur Abschätzung der Möglichkeiten und Zuverlässigkeit des Flächenverbundes zwischen Brettstapelelement und mineralischer Deckschicht unabdingbar gewesen. Als Deckschichtvarianten kamen Normalbeton, Zementestrich, Anhydritestrich und Geopolymerbeton zur Anwendung. Es konnte durch eine statistische Auswertung im Resultat ein Gesamtüberblick über das Tragverhalten von hybriden Verbundelementen mit mineralischen Deckschichten und spezieller Oberflächenbehandlung des Holzes gegeben werden. Dabei wirkten sich die Vorteile bei der Nutzung des Flächenverbundes vor allem auf den Gebrauchszustand des Bauteils aus. Die Steifigkeit des Verbundbauteils wurde durch den Flächenverbund erhöht und es wurden damit günstigere Voraussetzungen für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit vor allem bei Spannweiten über 5,0 m erzielt. Die Untersuchungen zeigen die grundlegende Anwendbarkeit für Brettstapel im Flächenverbund mit mineralischen Baustoffen.

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Bücher, Broschüren

Decken
Baukonstruktionen, Band 5
2006, 181 S., 108 schw.-w. u. 87 farb. Abb. 242 mm, Hardcover
Ambra

 

 

Behandelt werden die Konstruktionsformen und der Aufbau von Massiv-, Holz- und Verbunddecken einschließlich der Fußbodenkonstruktionen. Einfache Bemessungsansätze und Dimensionierungshilfen ergänzen die konstruktiven Beschreibungen. Es werden standardmäßige Deckenaufbauten mit ihren wärme- und schalltechnischen Eigenschaften aufgezeigt. Auch die bauphysikalischen und konstruktiven Besonderheiten von Balkonen und Loggien sind beschrieben.

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Hubert Satzger
Schäden an Deckenbekleidungen und abgehängten Decken
Schadenfreies Bauen, Band 18
1998, 78 S., 59 Abb., 5 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die abgehängte Decke übernimmt bauphysikalische Aufgaben des Schall-, Brand- und Wärmeschutzes, dient der Verkleidung und Integration von Elementen des technischen Ausbaus und wird als Element zur architektonischen Gestaltung eingesetzt. Im Gegensatz zu solch wichtigen Funktionen steht die oftmals stiefmütterliche Behandlung dieses Bauteils seitens der Planer und Architekten und die mangelnde Sorgfalt bei der Ausführung. Die daraus resultierenden Schäden sind vielfältig und reichen bis zum Absturz der Deckenelemente. In dem Band werden in kompakter Form die häufigsten Schadensursachen an Deckenelementen und abgehängten Decken beschrieben, Hinweise zu ihrer Vermeidung und Sanierungsmöglichkeiten aufgezeigt.

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Walter Borgogno
Tragverhalten von Slim Floor Decken mit Betonhohlplatten bei Raumtemperatur und Brandeinwirkungen
Institut für Baustatik und Konstruktion, Band 233
1998, o. Ang. v. S., 110 SW-Abb. 297 mm, Softcover
Springer, Basel

 

 

Die ursprünglich aus Skandinavien stammenden Slim-Floor-Verbundecken erlauben eine kurze Bauzeit und eine weitgehend trockene Bauweise. Slim-Floor-Decken bestehen aus asymmetrischen Stahlträgern mit einem breiten Unterflansch und darauf aufgelegten Betonhohlplatten. Es herrscht ein Verbund zwischen Unterflansch des Stahlträgers und Hohlplatte, die Unterflansche bleiben sichtbar. Im Fall eines Brandes oder einer Temperaturerhöhung ist vor allem die Festigkeitsreduktion des Stahlunterflansches und die Temperaturbeanspruchung in den Hohlplatten in Form von Eigenspannungen von Bedeutung. Ziel der Arbeit ist es, aufbauend auf umfangreichen Versuchsdurchführungen zum Tragverhalten unterschiedlicher Slim-Floor-Deckenkonstruktionen unter Temperaturerhöhung und im Brandfall, Tragmodelle zu entwickeln, die eine verbesserte Tragfähigkeit der Betonhohlplatten und Stahlunterflansche im Auflagerbereich ermöglichen.

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Gertraud Hofmeister
Bauschäden an Holzbalkendecken in Feuchtraumbereichen
Bauforschung für die Praxis, Band 9
Bauschäden an der Altbausubstanz in den neuen Bundesländern infolge unterlassener oder mangelhafter Instandhaltung und Instandsetzung
1995, 210 S., zahlr. Abb., Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ausgehend von der dringenden Notwendigkeit der Erhaltung und Weiternutzung des hohen Bestandes an Holzbalkendecken und Holzdielenfußböden in der Mehrzahl der Wohnungen der Gründerzeitsubstanz in den neuen Bundesländern wurde mit der Bearbeitung des Forschungsthemas versucht, die bauphysikalischen Besonderheiten der Holzbalkendecken, insbesondere in den Feuchtraumbereichen aufzuzeigen, um Schäden vermeiden zu können. Aus diesem Grund wurden die Prämissen auf folgende Aufgabenschwerpunkte gelegt: - Erfassung der Schäden an Feuchtraumfußböden und -decken, deren Entstehungsursachen, Einflußfaktoren und Schadenshäufigkeiten; - Möglichkeiten der Vermeidung von Schäden durch Kenntnis der Gefahrenquellen, Schwachpunkte der Projektierung und Ausführung. Die Erkenntnisse basieren dabei sowohl auf Vor-Ort-Untersuchungen in bewohnten und unbewohnten Wohnungen und den daraus abgeleiteten Schadenshäufigkeiten als auch auf bauphysikalischen Laboruntersuchungen unter definierten Randbedingungen und ausgesuchten Materialvarianten. Die Forschungsarbeit befähigt den potentiellen Anwender, aus der Kenntnis der Notwendigkeit der gezielten Bauschadensdiagnostik vor Beginn jeder Sanierung und dem Wissen um die bauphysikalischen Zusammenhänge zwischen Entstehung von Schäden an Feuchtraumfußböden auf Holzbalkendecken und der Schadensvermeidung über die Empfehlung günstiger Fußbodenlösungen eine fachgerechte Sanierung vornehmen zu können.

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Rudolf Huber, Renate Rieth
Glossarium Artis. Bd.6. Gewölbe, Voutes, Vaults
Glossarium Artis, Band 6
Systematisches Fachwörterbuch / Dictionnaire spécialisé et systématique / Spezialized and systematic dictionary
3., Aufl.
1988, 312 S., 338 b/w ill. 280 mm, Hardcover
De Gruyter Saur

 

 

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Forschungsberichte

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Jens Piehler
Entwicklung von Bemessungshilfen für die Tragsicherheitsbewertung von Gewölbekonstruktionen im Hochbau. Abschlussbericht
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2018, 97 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die rechnerische Bewertung der Tragfähigkeit von Gewölbekonstruktionen ist oft mit sehr großen Unsicherheiten verbunden. In den derzeitig verfügbaren Berechnungsmethoden bleiben verschiedene Tragreserven unberücksichtigt, wodurch in vielen Fällen die Tragsicherheit nicht nachgewiesen werden kann. Ziel des Forschungsvorhabens war es, ein möglichst einfach zu handhabendes mechanisches Modell zu entwickeln, welches die Überschüttung von Gewölben auf der Widerstandsseite für den Lastabtrag berücksichtigt. Dabei wurde der Schwerpunkt auf flache Gewölbe gelegt, wie sie in den meisten Fällen des Hochbaus anzutreffen sind. Diese bisher nicht berücksichtigten Tragreserven wurden mit Hilfe von Laborversuchen und begleitenden numerischen Berechnungen qualitativ und quantitativ erfasst. In den Laborversuchen wurde zudem das Verformungsverhalten der Gewölbe fotogrammetrisch überwacht, so dass bereits geringste Rissentwicklungen beurteilt werden konnten und somit Rückschlüsse auf die Tiefe klaffender Fugen im Gewölbemauerwerk gezogen werden konnten.

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Jürgen Schnell, Fadi Mikdad
Deckensystem mit Doppelverbundtechnik. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3068
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Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In diesem Forschungsvorhaben wurde ein neuartiges kombiniertes Verbundsystem bestehend aus Stahlscharen und Betondübeln entwickelt. Im Mittelpunkt stehen weitgespannte Verbundbauteile mit Spiegel aus Hochleistungsbeton als Halbfertigteile, die auf der Baustelle mit Normalbeton zum Endsystem vervollständigt werden. Um das Trag- und Verformungsverhalten dieses Verbundsystems zu untersuchen, wurden Push-Out-Versuche, vergleichende FE-Berechnungen sowie verifizierende großmaßstäbliche Versuche durchgeführt. Für den angestrebten Doppelverbund wurde ein neuartiges Verbundmittel entwickelt. Die Untersuchungen zeigten, dass das Verbundmittel ein duktiles Nachbruchverhalten und eine große Tragfähigkeit im Endzustand aufweist. Die erzielten Ergebnisse können als Grundlage für ein Ingenieurmodell herangezogen werden, mit dem eine wirtschaftliche und sichere Berechnung dieses Verbundsystems möglich wird.

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Jürgen Schnell, Andrej Albert, Stephan Eilers
Stahlbetondecken mit integrierten Hohlräumen unter Zugbeanspruchung. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2993
2018, 272 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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

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Lutz Weber, Bernd Kaltbeitzel
Verbesserung der Trittschalldämmung von Holzdecken durch optimierte Deckenauflagen
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3026
2017, 115 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gebäude in Holzbauweise finden wegen ihrer zahlreichen Vorzüge in Deutschland zunehmend Verbreitung. Neben Einfamilienhäusern gilt dies auch für mehrgeschossige Wohnbauten, die gesetzlichen Schallschutzanforderungen unterliegen. Leider sind in solchen Bauten häufig Defizite bei der Trittschalldämmung der Decken zu verzeichnen. Bislang wird dieser Problematik vor allem durch Beschwerung der Decke begegnet. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die grundlegenden Vorzüge der Holzbauweise, wie z. B. geringes Gewicht, hoher Grad der Vorfertigung und Einsatz sortenreiner, nachwachsender Baustoffe, in erheblichem Maße beeinträchtigt werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, die derzeit übliche Beschwerung zumindest teilweise durch akustisch optimierte Deckenauflagen in Leichtbauweise zu ersetzen.

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Michael Herrmann, Werner Sobek
Entwicklung gewichtsoptimierter funktional gradierter Elementdecken. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2945
2015, 163 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Gradierung von Betonbauteilen ermöglicht eine Anpassung des Bauteilinneren an das vorherrschende statische oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Durch eine in bis zu drei Raumrichtungen kontinuierlich frei veränderbare Porosität lassen sich maßgeschneiderte Betonbauteile herstellen. Die Gradierung der Porosität von Beton kann zur Massenminimierung, zur Reduzierung der grauen Energie und zur Erzielung multifunktionaler Eigenschaften in einem Bauteil eingesetzt werden. Um das Potential der neuen Bauweise zu erschließen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Betonmischungen im gesamten Dichtespektrum von infraleicht bis hochfest entwickelt. Anschließend wurden Herstellungsverfahren untersucht, um diese Mischungen zielgenau im Bauteil zu positionieren. Das schichtweise Gießen ermöglichte die Herstellung von Bauteilen mit diskret gestuftem Schichtaufbau, welche nachfolgend experimentell untersucht werden konnten. Im Weiteren ließ die Automatisierung des Gradientensprühverfahrens die Herstellung von Bauteilen mit dreidimensionalen kontinuierlichen Eigenschaftsverläufen zu. Zur Bemessung von Bauteilen aus gradiertem Beton wurden die bestehenden Normansätze für Biegung, Querkraft und die Verbundfugen nach EC 2 und DIN EN 1520 untersucht und an die Besonderheiten des Gradientenbetons angepasst. Im Anschluss erfolgten Bauteilversuche an Prüfkörpern in zwei Größenmaßstäben, die mithilfe der Bemessungsansätze ausgelegt wurden und deren Tragverhalten experimentell ermittelt wurde. Die Bauteilversuche wurden anschließend mittels einer Simulation, unter Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens, nachvollzogen. Der Entwurf dichtegradierter Strukturen erfolgte mithilfe eines Verfahrens der Topologieoptimierung basierend auf dem SIMP-Ansatz. Mit diesem Ansatz gelang der Entwurf von Bauteilen mit kontinuierlich gradierten Materialeigenschaften. Bei der Optimierung einer 5 m spannenden Flachdecke konnte eine Gewichtsersparnis von bis zu 62 Prozent im Vergleich zu einem massiven Bauteil realisiert werden. Das

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Steinbock, Oliver; May, Sebastian; Curbach, Manfred
Precast floor slab made of carbon-reinforced concrete. Innovative, unbounded prestressing
BFT International, 2019

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Romero, Manuel L.; Albero, Vicente; Espinos, Ana; Hospitaler, Antonio
Fire design of slim-floor beams
Stahlbau, 2019

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Schäfer, Markus; Braun, Matthias
Entwicklung der Slim-Floor-Bauweise in Europa
Stahlbau, 2019

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Furche, Johannes; Bauermeister, Ulrich
Flat slabs with lattice girders according to European Technical Assessment
BFT International, 2019

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Schäfer, Markus; Zhang, Qingjie
Zur dehnungsbegrenzten Momententragfähigkeit von Flachdecken in Verbundbauweise. Grenzen der plastischen Bemessung
Stahlbau, 2019

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