Beschreibung
In den letzten Jahren wurden in Geschossbauten und Hochhäusern in Massiv- und Verbundbauweise verstärkt Verbundstützen aus ausbetonierten Hohlprofilen eingesetzt. Durch diesen Stützentyp werden die Vorteile der Werkstoffe Stahl und Beton in druckbeanspruchten Bauteilen in ausgezeichneter Weise vereinigt und hohe Tragfähigkeiten bei geringen Querschnittsabmessungen erreicht. Dem Anspruch nach immer schlankeren Bauteilen wird dieser Konstruktionstyp durch zusätzliche Einstellprofile gerecht, wobei neben Walzprofilen runde und quadratische Vollkernprofile verwendet werden. Während die Bemessung derartiger Verbundstützen auf nationaler bzw. europäischer Ebene in DIN 18806-1 und E DIN 18800-5 bzw. in DIN V ENV 1994-1-1 ausreichend geregelt ist, fehlen detaillierte Regelungen zur Lasteinleitung. Dies gilt insbesondere für die Frage der Teilflächenpressung. Hieraus resultieren häufig sehr aufwendige Lasteinleitungskonstruktionen, die einen Wettbewerbsnachteil dieser Bauweise darstellen.
Vor diesem Hintergrund war das Ziel dieser Arbeit, anhand von geeigneten experimentellen Untersuchungen Bemessungsvorschläge für wirtschaftliche Lasteinleitungskonstruktionen zu entwickeln. Dies geschah auf der Grundlage von 45 Stützen- sowie weiteren 18 Plattenversuchen. In 33 Stützenversuchen wurde systematisch das Trag- und Verformungsverhalten zentrisch belasteter gedrungener (bewehrter und unbewehrter) Hohlprofil-Verbundstützen untersucht, in denen u. a. die Art der Lastaufbringung variiert wurde. Weitere 12 Versuche dienten der Bestimmung des Abtrags von Kräften aus Kernprofilen über Distanzbleche. Die Deckenbereiche zwischen zwei Verbundstützen
wurden in den Plattenversuchen unter dem Aspekt der Teilflächenbeanspruchung infolge unmittelbarer Einleitung von Kräften aus dem Hohlprofil und einer gleichzeitig aufgebrachten Plattenbeanspruchung untersucht.
Als wesentliches Ergebnis der Arbeit ist für die Beanspruchbarkeit der Einleitungsbereiche von Hohlprofil-Verbundstützen ein neues Bemessungskonzept für die Kaltbemessung
entwickelt worden, das die Umschnürungswirkung des Stahlrohres wesentlich stärker als bisher berücksichtigt. Dieses ist unabhängig von der Art der untersuchten Lasteinleitung und liefert einen konsistenten Übergang zur Bemessung gedrungener Stützen. Es zeigt sich, dass die neuen Bemessungsvorschläge auch für die Teilflächenbeanspruchung von Beton unter Distanzblechen von Kernprofilen gültig sind. Für den Traganteil der Bewehrung wurde darüber hinaus ein Bemessungsansatz entwickelt, der es erlaubt, Bewehrung in Rechnung zu stellen, wenn diese nur mittelbar angeschlossen und der Stützenquerschnitt gleichzeitig nur über eine Teilfläche belastet wird. Bei Spaltmaßen kleiner als 30 mm und vollflächiger Auflast kann diese in runden ausbetonierten Hohlprofil-Verbundstützen mit Abmessungsverhältnissen des Stahlrohres von d/t < 60 wie bei einem unmittelbaren Anschluss mit ihrer vollen Tragfähigkeit angerechnet werden.
Die neuen Bemessungsmethoden haben bereits teilweise Eingang in den Eurocode 4 (prEN 1994-1-1) gefunden. Der Vergleich mit den bislang geltenden Nachweiskonzepten zeigt, dass eine deutlich wirtschaftlichere konstruktive Ausbildung der Krafteinleitungsbereiche von Hohlprofil-Verbundstützen ermöglicht und damit die Wettbewerbsfähigkeit dieses Stützentyps weiter verbessert wird.
FORSCHUNGSVEREINIGUNG STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
2004
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. G. Hanswille, Dipl.-Ing. M. Porsch
