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Zum Tragverhalten von Hohlprofil-Verbundstützen mit Mehrkernquerschnitten

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[Quelle: http://d-nb.info]

Stützen in Verbundbauweise zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Stahlbetonstützen durch höhere Tragfähigkeiten aus. Ihre Bemessung ist in DIN EN 1994-1-1 geregelt, wobei zwischen dem vereinfachten und dem allgemeinen Nachweisverfahren unterschieden wird. Während sich das vereinfachte Verfahren für die Handrechnung eignet, setzt das allgemeine Verfahren die Anwendung von komplexen Berechnungsprogrammen voraus. Einen gebräuchlichen Verbundstützentyp stellt die Hohlprofil-Verbundstütze dar. Durch den Einsatz von mehreren Stahlkernen als Einstellprofile, die sich im Hinblick auf Anzahl und Anordnung innerhalb des Querschnitts variabel gestalten lassen, wird das Stützentragverhalten wesentlich verbessert. Der mehrkernige Stützentyp wird jedoch nicht vom Anwendungsbereich des vereinfachten Nachweisverfahrens abgedeckt, sodass die gesicherte Bemessung einen hohen numerischen Berechnungsaufwand erfordert. Vor diesem Hintergrund wird in Anlehnung an das vereinfachte Verfahren nach DIN EN 1994-1-1 ein Konzept für ein Näherungsverfahren unter Angabe des Anwendungsbereichs erarbeitet, das eine baupraktische Bemessung des betrachteten Stützentyps bei planmäßig zentrischem Druck sowie kombinierter Beanspruchung aus Druck und Biegung ermöglicht. Die Entwicklung des Bemessungskonzeptes basiert auf umfangreichen theoretischen Untersuchungen zur Beurteilung der Grenztragfähigkeit von kreisrunden Hohlprofil-Verbundquerschnitten mit Rundvollprofilen als Einstellprofile.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Otto Wommelsdorff, Andrej Albert
Stahlbetonbau - Bemessung und Konstruktion - Teil 2
WIT
Stützen: Sondergebiete des Stahlbetonbaus
10., Aufl.
2021, 385 S., 240 mm, Buch
Reguvis Fachmedien

 

 

In bewährter Weise zeigt die Neuauflage des Teils 2 die Bemessung und Konstruktion von Stützen und Sondergebieten des Stahlbetonbaus mit ihren Hintergründen sowie konkreten und detaillierten Anwendungsbeispielen. Dabei werden auch bauaufsichtlich eingeführte Norm DIN EN 1992-1-1 (Eurocode 2) (2011) mit zugehörigem Nationalem Anhang NA (2013), die A1-Änderung (2015) sowie die Erläuterungen zu dieser Norm im DAfStb-Heft 600 (2020) berücksichtigt. Des Weiteren erfolgte die Berücksichtigung der, aus der vollständigen Überarbeitung der DAfStb 220 und 240 entstandenen DAfStb-Hefte 630 "Bemessung nach DIN EN 1992 in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit" (2018) und 631 "Hilfsmittel zur Schnittgrößenermittlung und zu besonderen Detailnachweisen bei Stahlbetontragwerken" (2019). Alle Beispielrechnungen erfolgen gemäß den vorgenannten Normen. Die Neuauflage richtet sich damit sowohl an Student/innen des Bauingenieurwesens als auch an die in der Praxis tätigen Ingenieur/innen.

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Mahdi Hayatrouhi
Strengthening of reinforced concrete beam-column joints to increase seismic resistance
Berichte des Instituts für Massivbau der Universität Hannover, Band 9
2014, 340 S., num. col. illus. and tabs., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Arbeit enthält eine kategorisierte Übersicht von Nachrüst- und Verstärkungsmethoden bewehrter Balken-Stützen-Verbindungen aus der Literatur. Es zeigt sich, dass sowohl baulicher Eingriff, praktische Ausführung, Duktilität und Dauerhaftigkeit bezüglich seitlichen Widerstands, als auch ökonomische Randbedingungen die herausforderndsten Aspekte seismischer Verstärkungen gefährdeter Balken-Stützen-Verbindungen aus Stahlbeton sind. Die seismischen Konstruktionsprinzipien von Stahlbetonrahmenkonstruktionen wurden entsprechend der Strategie für Nachrüstungen nach dem "capacity design concept" untersucht. Dabei wurde der "beam sidesway mechanism" für seismische Verstärkungen durch eine Verlagerung des plastischen Gelenks in geeigneter Entfernung zur Rahmenecke neu definiert. Danach werden durch Einführung innovativer Energiedissipationsgeräte, wie Multifunktionskonsole (HMFC) und Harmonika-Dämpfer-Platte (HHDP), innovative Verstärkungstechniken 1 und 2 (RT1 und RT2) vorgeschlagen. Die innovativen Geräte HMFC und HHDP als passives Energiedissipationssystem absorbieren Energie durch unelastische Verformung. Zur effizienten und ausgedehnten Bewertung und Anordnung erwarteter Widerstandshierarchie in Balken-Stützen- Verbindungen vor und nach der Verstärkung, wurde das Widerstands- Versagensfolge-Diagramm (SFSD) mit veränderter Ordinate vorgeschlagen. Zur Anwendung der eingeführten RT1 und RT2 und zum Erreichen der gewünschten Widerstandshierarchie wurde ein kompletter Entwurfsprozess präsentiert. Um das Verhalten und die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen innovativen Geräts und Techniken zu untermauern, wurden umfassende numerische Analysen mit der nichtlinearen FE-Software ATENA durchgeführt.

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Forschungsberichte

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Josef Hegger, Naceur Kerkeni
Spritzbetonverstärkte Stahlbetonstützen - Bemessungskonzept
Bauforschung, Band T 2804
1997, 242 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Erstmals wurden spritzbetonverstärkte Stützen mit rechteckigem Querschnitt unter zentrischer und exzentrischer Belastung geprüft. Weiterhin wurde der Einfluß einer in der Praxis unvermeidbaren Fuge zwischen Spritzbetonmantel und Unterkante der Decke bzw. des Unterzuges sowie die Auswirkungen einer Zwischenverankerung untersucht. An zwei Stützen wurde der Einfluß des unterschiedlichen zeitabhängigen Materialverhaltens auf die Traglast im Stützenmittelbereich untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß bei spritzbetonverstärkten Stützen mit rechteckigem Querschnitt unter zentrischer Belastung eine relativ hohe Tragfähigkeitssteigerung möglich ist. Abhängig vom Seitenverhältnis und dem Querbewehrungsgrad können gegenüber der unverstärkten Stütze Traglaststeigerungen von bis zu 70% erreicht werden. Hierbei ist allerdings zu beachten, daß bei einem größeren Seitenverhältnis eine Zwischenverankerung anzuordnen ist, wobei der in DIN 18551 angegebene Grenzwert von 1, 5 sinnvoll erscheint. Bei den exzentrisch belasteten Stützen wurden durch die Spritzbetonverstärkung ebenfalls Traglaststeigerungen von bis zu 70% erreicht. Allerdings spielt das Seitenverhältnis hier eine größere Rolle, die mögliche Traglaststeigerung sinkt bei einem Seitenverhältnis von 1, 5 auf weniger als 30% ab. Die aus den Versuchen gewonnenen Erkenntnisse wurden durch numerische Untersuchungen mit der Methode der Finiten Elemente überprüft und ergänzt.

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B. König, W. Klingsch
Untersuchungen zur Erarbeitung eines Sicherheitskonzeptes für historische gußeiserne Stützen. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2668
1994, 250 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die zunehmende Zahl industriehistorisch bedeutsamer Bauwerke sind, nach Einstellung ihrer industriellen Nutzung, neue Nutzungskonzepte gefragt. Die Realisierung alternativer Nutzungskonzepte stößt dabei auf erhebliche Probleme, da die Beurteilung historischer, gußeiserner Stützen mit den bestehenden bauaufsichtlichen Regelwerken nicht möglich ist. Gutachterliche Aussagen im Einzelfall werden erschwert durch das Fehlen von ausreichend abgesicherten Informationen zum Materialverhalten, zum Trag- und Verformungsverhalten und zum Brandverhalten dieser Stützen. Erarbeitung einer Beurteilungsbasis zum Materialverhalten, experimentelle Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten, Erarbeitung einer zerstörungsfreien in-situ-Meßtechnik, Erarbeitung der Grundlagen eines Berechnungsverfahrens zur Beurteilung der Belastbarkeit. Experimentelle Untersuchungen an Original-Bauteilen. Geometrie, Traglast. Erarbeitung der Grundlagen eines numerischen Modells zur Simulation des Trag- und Verformungsverhaltens und des Brandverhaltens. Punktuelle Verifizierung der rechnerischen Ergebnisse anhand experimenteller Daten.

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Ulrich Quast
Zur Auswirkung abgeminderter Teilsicherheitsbeiwerte für Beton und Bewehrung auf die Tragfähigkeit von Stützen. EC 2, ENV 1992-1-3, Fertigteile, Entwurf August 1992
Bauforschung, Band T 2493
1992, 10 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Abgeminderte Teilsicherheitsbeiwerte für Beton von gamma tief c = 1.30 gegenüber 1.50 und für Bewehrung von gamma tief s = 1.05 gegenüber 1.15 führen in Abhängigkeit der Stützenparameter zu unterschiedlich großen Unterschieden in der Tragfähigkeit bzw. in der Tragsicherheit. Bei gleichen Stützenabmessungen und üblichen Bewehrungsverhältnissen können sich die zulässigen bezogenen Momente für Fertigteilstützen zu 130 bis 140% gegenüber denen für Ortbetonstützen ergeben. Die Steigerung der Querschnittstragfähigkeit infolge abgeminderter Teilsicherheitsbeiwerte ist geringfügig größer als die Steigerung der Stützentragfähigkeit. Die Querschnittstragfähigkeit kann für die untersuchten Fälle für Fertigteile 114% gegenüber Ortbetonbauteilen betragen. Die Tragfähigkeit von Fertigteilstützen kann gegenüber der Tragfähigkeit von Ortbetonstützen 111% betragen. Infolge der Abminderung des Beton-Teilsicherheitsbeiwertes allein ergeben sich die entsprechenden Werte in beiden Fällen zu 109%. (-y-)

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Johannes Vielhaber, Günther Plauk
Grenztragfähigkeit großer Verbundprofilstützen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1989, 81 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die im wesentlichen auf Rechenmodellen beruhenden Bemessungsvorschläge des EC4 bzw. der DIN 18 806 Teil 1 für Stahl/Beton-Verbundprofilstützen mit ausbetonierten Kammern wurden experimentell überprüft. Der Bericht gibt die Versuchsergebnisse von 4 in der neuen 25 MN-Großprüfmaschine der BAM geprüften Stützen wieder, die exzentrisch auf Druck beansprucht wurden. Es kann festgestellt werden, daß in allen Fällen die Angaben der Normen das Bruchverhalten zutreffend erfassen. Auch eine Berechnung solcher Stützen als ganz normale Stahlbetonelemente nach DIN 1045 liefert zutreffende Ergebnisse. Wichtig ist jedoch eine gute konstruktive Durchbildung der Lasteinleitungsbereiche. Insbesondere ein Anschweißen der Längsbewehrung an die Kopf-/Fußplatten kann eine deutliche Schwächung - d.h. Traglastreduzierung - an diesen Stellen hervorrufen. (-y-)

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Gerald Ast
Standsicherheitsnachweis für Baustützen
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 1203
1983, 203 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Unter Beachtung der baupraktischen Einsatzbedingungen wurden fuer ausziehbare Baustuetzen aus Stahl, die Bauteile einer Traggeruestkonstruktion sind, bei der planmaessig nur lotrechte Lasten abzuleiten sind, Berechnungsgrundlagen und Systemannahmen fuer den Standsicherheitsnachweis abgeleitet. Das vorgeschlagene Berechnungsverfahren wurde im Vergleich mit Versuchsergebnissen ueberprueft. Es ergab sich eine gute Uebereinstimmung zwischen Rechnung und Versuch. Zusaetzlich wurden verschiedene Baustuetzen unterschiedlicher Groesse und Bauart mit einheitlichen Systemannahmen berechnet. Damit wurde gezeigt, dass die bekannten Baustuetzen ein vergleichbares Tragverhalten aufweisen. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes werden daher als so gesichert angesehen, dass daraus ein Normungsvorschlag fuer die Berechnungsannahmen bei Standsicherheitsnachweis erarbeitet werden konnte. (-z-)

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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.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Bezas, Marios-Zois; Demonceau, Jean-François; Vayas, Ioannis; Jaspart, Jean-Pierre
Compression tests on large angle columns in high-strength steel
Steel Construction, 2022

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Matz, Henrik; Empelmann, Martin
Bauteildruckfestigkeit bei Stahlbetonstützen aus normal- und hochfestem Beton
Beton- und Stahlbetonbau, 2022

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Matz, Henrik; Empelmann, Martin
Historische Entwicklung der Konstruktionsregeln von Stahlbetonstützen - Hintergründe zu den derzeit geltenden Konstruktionsregeln
Beton- und Stahlbetonbau, 2022

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Hofmann, Christof; Proske, Dirk; Zeck, Kathrin
Vergleich der Einsturzhäufigkeit und Versagenswahrscheinlichkeit von Stützbauwerken
Bautechnik, 2021

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Parmentier, B.; Dieryck, V.
Durchstützen von Betondeckenplatten: Beachtung der Lastenverteilung (kostenlos)
Kontakt, 2019

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Highlights aus dem Programm 2022