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Querkrafttragverhalten von Stahlbetonplatten aus Normalbeton im Auflagerbereich der "Einspringenden Wandecke". Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Winkelplatte
Johow, Markus
Im Stahlbetonbau führt die derzeitige Querkraftbemessung von Deckenplatten im Auflagerbereich von Wandinnenecken, beispielsweise an Aufzugsschächten, Lichthöfen, Erkern oder bei L-förmigen Gebäudegrundrissen zu unwirtschaftlichen Bewehrungsgehalten. Die Ursache liegt nicht nur in der oftmals unzureichenden ingenieurmäßigen Auswertung der Schnittgrößen an der Unstetigkeitsstelle, sondern auch an dem derzeitig gültigen Bemessungsverfahren nach DIN 1045-1, Abschnitt 10.5, in dem der Sonderfall der Lagerung von Flachdecken im Bereich von Wandinnenecke nicht gesondert geregelt ist. In der Ingenieurpraxis wird zur Berücksichtigung der nichtrotationssymmetrischen Beanspruchung im kritischen Rundschnitt vereinfachend der Bemessungswert der einwirkenden Querkraft mit dem Beiwert ß = 1,4 erhöht. Auf der Widerstandseite erfolgt die Ermittlung der kritischen Rundschnittlänge ebenfalls in Anlehnung an den Querkraftverlauf einer am freien Rand punktgestützten Stahlbetonplatte. Diese Eingangswerte zur Berechung der aufzunehmenden Querkraft im maßgebenden Rundschnitt entsprechen nicht dem tatsächlichen Tragverhalten von Flachdecken im Auflagerbereich von „Einspringenden Wandecken“. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines allgemeingültigen Ingenieurmodells für das Tragverhalten von Flachdecken im Bereich der Wandinnenecke, auf dessen Grundlage das Nachweisverfahren nach DIN 1045-1, Abschnitt 10.5.3, um den Sonderfall der „Einspringenden Wandecke“ erweitert werden kann. Das Querkrafttragverhalten von Flachdecken im Bereich der Wandinnenecke wird sowohl durch eigene experimentelle Versuche an Winkelplatten, als auch durch eine umfangreiche Parameterstudie mit Hilfe der Finiten Elemente Methode untersucht. Aufbauend auf den Ergebnissen der experimentellen Versuche kann anhand der Auswertung der numerischen Varianzanalysen ein allgemeingültiges Ingenieurmodell für das Tragverhalten von Stahlbetonplatten im Auflagerbereich der Innenecken entwickelt werden. In einem eigenen, auf Grundlage der DIN 1045-1, Abschnitt 10.5, modifizierten Nachweisverfahren zur Berechnung der aufzunehmenden Querkraft wird auf der Einwirkungsseite die nichtrotationssymmetrische Beanspruchung der Flachdecke im Bereich der Wandinnenecke durch die Erhöhung des Bemessungswertes der einwirkenden Querkraft um den Beiwert ß = 0,1 • (lx/ly) + 1,1 mit lx >= ly und lx/ly <= 2,0 wirklichkeitsnah erfasst. Auf der Widerstandsseite folgt die modifizierte Rundschnittlänge dem tatsächlichen resultierenden Querkraftverlauf und berücksichtigt dadurch die Querkraftumlagerungen entlang der angrenzenden Wandbereiche. In Zukunft ermöglicht dieses praxisgerechte Bemessungskonzept für den Querkraftnachweis für Plat-ten ohne und mit erforderlicher Durchstanzbewehrung eine wirtschaftliche Stahlbetonbauweise im Bereich der Unstetigkeitsstelle der „Einspringenden Wandecke“.
At present the shear force design of flat slabs using reinforced concrete construction within the support of internal corners, for example in lift shafts, lightwells, bays or at L-shaped ground plans, leads to uneconomic reinforcement content. The cause is not only the frequently insufficient engineering interpretation of the internal forces due to the point of discontinuity, but also the current design procedure according to DIN 1045-1, section 10.5, in which the special case of the support of flat slabs is not separately regulated for interior corners. In practice, when considering a rotationally asymmetric load on the critical round cut the calculation of the value of the influencing shear force is simplified by increasing it by a factor ß = 1,4. On the resistance side the determination of the critical round cut length also takes place by following the shear force course of a point-supported flat slab at the free edge. These input values to the design of the loadable shear force in the determining the round cut, do not correspond to the actual load bearing behaviour of flat slabs within the support area of "interior wall corners ". The intention of this assignment is to develop of a generally applicable engineering design model for the load bearing behaviour of flat slabs for interior wall corners, on whose basis a design procedure can be extended according to DIN 1045-1, section 10,5,3, by the special case of the "interior wall corners". The shear force load bearing behaviour of flat slabs in interior wall corners is examined both by actual experimental research on angle slabs, and by an extensive parameter study using finite element analysis. Using the results of the experimental research a generally applicable engineering design model for the load bearing capacity of flat slabs for the support of interior corners can be developed based on the evaluation of numerical analysis of variance. Based on DIN 1045-1, section 10.5, a modified design method for the computation of the shear force caused by a rotationally asymmetric load of a flat slab on an interior wall corner is realistically captured by increasing of the calculation value of the influencing shear force by a factor ß = 0,1 • (lx/ly) + 1,1 with lx >= ly and lx/ly <= 2,0. On the resistance side the modified round cut length ucrit follows the actual shear force course and thereby restores the shear force along the adjacent wall ranges. In the future this practical calculation concept for the load-bearing parameters of flat slabs without needing to compute the load-bearing resistance makes economic reinforced concrete construction possible near the point of discontinuity caused by "interior wall corners ".
