Erweiterte Konstruktionsregeln für robuste Stahlbetonstützen

Abstract

Der Trend zu „leichten“, filigranen und ressourceneffizienten Tragwerken führt zu einer zunehmenden Struktur‐ und Materialoptimierung im Bauwesen. Parallel dazu gibt es eine Zunahme von Naturgefahren und sonstigen Bedrohungssituationen. Die verminderten Umlagerungsmöglichkeiten in Kombination mit der steigenden Gefahr von unplanmäßigen Einwirkungen können zu einer unzureichenden Tragwerksrobustheit führen. Ein Versagen des Gesamttragwerks aufgrund von Teilschäden muss verhindert werden. Die Robustheit der maßgebenden Einzelbauteile ist dabei von wesentlicher Bedeutung. Bei Stahlbetonstützen kann besonders bei Einsatz hochfester Betone trotz Einhaltung derzeitiger Regelungen zur konstruktiven Durchbildung ein robustes Verhalten nicht in jedem Fall sichergestellt werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt zunächst unter Zuhilfenahme eines numerischen Stützenmodells das Tragverhalten sowie charakteristische Traganteile von Stahlbetonstützen. Ein praxisgerechtes mechanisches Modell wird vorgestellt, mit dem das Nachbruchverhalten von Stahlbetonstützen berechnet und die Robustheit bewertet werden kann. Anschließende Parameterstudien zeigen den Einfluss verschiedener Konstruktionsparameter auf die Robustheit und sind die Basis eines Diskussionsbeitrags für erste erweiterte Konstruktionsregeln für robuste Stahlbetonstützen.

Hochhausstützen in Deutschland – Bestands‐ und Potenzialanalyse unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit

“…Die Ermittlung der Nachbruchtragfähigkeit und damit der Robustheit wurde mithilfe eines Federmodells aus [28] realisiert. In Übereinstimmung mit [28,29] wird die mit zunehmender Betondruckfestigkeit abnehmende Robustheit sichtbar. Eine Erhöhung des Längsbewehrungsgrads kann die abfallende Robustheit höherfester Stützen zu einem gewissen Teil kompensieren [30].…”

“…Übereinstimmend mit [28] zeigen diese Untersuchungen, dass eine Anpassung derzeitig gültiger Konstruktionsregeln notwendig ist, wenn ein robustes Nachbruchverhalten von Stahlbetonstützen mit β 1,33 ≥ 0,50 erreicht werden soll. Ein Vorschlag für erweiterte Konstruktionsregeln wurde in [29] veröffentlicht. Der Übergang zum ultrahochfesten Beton zeichnet sich durch eine weitere Homogenisierung des Gefüges und damit eine Erhöhung der Sprödigkeit aus.…”

Historische Entwicklung der Konstruktionsregeln von Stahlbetonstützen – Hintergründe zu den derzeit geltenden Konstruktionsregeln

“…ultrahochfester Beton, hochfester Stahl, hohe Bewehrungsgrade unter Verwendung großer Stabdurchmesser). Aufgrund der erhöhten Sprödigkeit hochfester Betone kann die Robustheit mit derzeitigen Konstruktionsregeln nicht immer sichergestellt werden, sodass hier eine Erweiterung sinnvoll ist [38]. Bei der Verwendung hoher Bewehrungsgrade [39] sind insbesondere die Stababstände und Betondeckungen und auch die besonders bei hochfesten Stählen [40] relevanten Kriech‐ und Schwindumlagerungen zu untersuchen.…”

Bauteildruckfestigkeit bei Stahlbetonstützen aus normal‐ und hochfestem Beton

“…Um die Bügelspannungen bei Erreichen der Traglast weitergehend zu quantifizieren, wird im Folgenden ein in [42]…”

“…( 2 Darüber hinaus muss mit Bezug auf eine sichere und zuverlässige Bemessung von Stahlbetonstützen darauf hingewiesen werden, dass hierzu zwei Nachweise zu führen sind: Zum einen der Nachweis zur Bestimmung der Traglast, mit den oben beschriebenen Methoden, und zum anderen der Nachweis einer ausreichenden Robustheit, in dem dann der Sprödigkeit des Betons und den damit verbundenen Versagensmechanismen im Nachbruchverhalten entgegengewirkt wird. Der Robustheitsnachweis kann über die in [39] dargestellten Zusammenhänge geführt werden oder ersatzweise über die Einhaltung von Konstruktionsregeln [42].…”