Durchstanzen - Besonderheiten von Fundamenten
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Besonderheiten bei der Ermittlung des Bemessungswertes der einwirkenden Querkraft
Allgemeines
Bei Bodenplatten und Stützenfundamenten darf in der Fläche die Einwirkung vollständig um den günstig wirkenden Sohldruck abgemindert werden.
Durch die Bodenpressung und eine geringere Schubschlankheit fällt darüber hinaus der Durchstanzkegel deutlich steiler aus als bei schlanken Deckenplatten. Aufgrund dessen ist die Lage des maßgeblichen Rundschnitts im Voraus nicht bekannt [1].
Die reduzierte Querkraftbeanspruchung ermittelt sich wie folgt:
wobei:
- VEd - gesamte aus der Stützennormalkraft resultierende Querkraft im kritischen Rundschnitt
- ΔVEd - Gesamtwert der innerhalb der kritischen Fläche wirkenden Bodenpressung
- VEd,red - um den Betrag der innerhalb der kritischen Fläche wirkenden Bodenpressung reduzierte Querkraft im kritischen Rundschnitt
Der im Vornherein unbekannte Abstand acrit lässt sich wie folgt ermitteln (NA):
- gedrungene Fundamente : iterative Ermittlung des kritischen Rundschnitts
- schlanke Fundamente : konstanter Rundschnitt im Abstand 1,0d.
mit
und der Bedingung:
Ermittlung der Sohlpressung bei ausmittig belasteten Fundamenten mit klaffenden Fugen im Rundschnittbereich
In diesem Fall sollte die Berechnung über einzelne Sektoren erfolgen. Der abzuziehende Wert für den Sohldruck ergibt sich somit für jeden Sektor separat [2].
Ermittlung des Abstandes acrit
In Abhängigkeit des Abstandes acrit kann mit der folgenden Gleichung das maßgebende Minimum ermittelt werden. Somit ergibt sich der relevante kritische Rundschnitt.
Neben der aufwendigen iterativen Methode zur Ermittlung von acrit bietet das aufgezeigte Diagramm (siehe Bild 15) eine alternative Bestimmungsoption. Dieses stellt die Zusammenhänge der folgenden Eingangsparameter dar [3]:
mit
l- Fundamentlänge
c- Stützenbreite
d- statische Nutzhöhe
Besonderheiten bei Fundamenten ohne Durchstanzbewehrung
Bei Fundamenten ohne vorherrschende Normalspannung und somit einem
- , wird der Nachweis wie folgt geführt:
- (NA)
Da bei Fundamenten ein Einfluss der Schlankheit vorherrscht, wird das geforderte Zuverlässigkeitsniveau nicht erreicht, folglich muss die Gleichung angepasst werden [4]:
mit
Die Einwirkung setzt sich hierbei folgendermaßen zusammen:
mit
- (NA)
- (NA) für mittige Belastung
- für aussermittige Belastung
Es besteht somit eine Analogie zwischen dem Nachweis der Durchstanztragfähigkeit
und der Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit bei biegebewehrten Stahlbetonbauteilen.
Da durch den rotationssymmetrischen Durchstanzkegel eine höhere Rissverzahnung vorliegt, fällt die Durchstanztragfähigkeit jedoch höher aus [5].
Besonderheiten von Fundamenten mit Durchstanzbewehrung
Bei Fundamenten ist die reduzierte einwirkende Querkraft von den ersten zwei Bewehrungsreihen voll aufzunehmen, dabei ist der Betontraganteil nicht in Abzug zu bringen. Die erforderliche Bewehrung ist gleichmäßig auf die ersten beiden Reihen zu verteilen [6].
- 1. Reihe im Abstand und
- 2. Reihe im Abstand
Die Maximaltragfähigkeit des Fundaments setzt sich folgendermaßen zusammen:
Bei Fundamenten ist u1 gegebenenfalls durch den interativ ermittelten Wert von u im Abstand acrit zu ersetzen. Hier darf bei der Ermittlung von keine Betondruckspannung durch eine Vorspannung berücksichtigt werden [6]. Wird der Maximalwert überschritten, so müssen Maßnahmen zur Steigerung des Querkraftwiderstands ergriffen werden.
Hierzu gehören[3]:
- Erhöhung der Betongüte
- Vergrößerung der Fundamentenhöhe
- oder Erhöhung des Bewehrungsgrades
Folgende Nachweise sind zu führen [4]:
- für Bügelbewehrung:
Umgestellt zur Ermittlung der Bewehrungsmenge:
- für Schrägbewehrung:
Weitere eventuell erforderliche Bewehrungsreihen werden mit 33 % von versehen.
Hierbei darf innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe die Bodenpressung der Fundamentfläche in Abzug gebracht werden [2].
Quellen
- ↑ Markus Ricker. Zur Zuverlässigkeit der Bemessung gegen Durchstanzen bei Einzelfundamenten. Dissertation (Reihnisch-Westfälische Technischen Hochschule Aachen), 2009
- ↑ 2,0 2,1 G. Zehetmaier K. Zilch. Bemessung im konstruktiven Betonbau. Springer, S.313-361, 2. Aufl. edition, 2010
- ↑ 3,0 3,1 Dr.-Ing. Markus Staller/Dipl.-Ing. Christian Juli. Durchstanzen von Flachdecken und Fundamenten. Hochschule München- Einführung in den Eurocode 2 mit Praxisbeispielen und Konstruktion im Stahlbeton- und Spannbetonbau, 2012 Referenzfehler: Ungültiges
<ref>
-Tag. Der Name „Q3“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. - ↑ 4,0 4,1 Prof. Dr-Ing. Jens Minnert. Durchstanzen nach EC 2-1-1 und EC 2-1-1/NA. mb AEC- Fit für den Eurocode, 2012
- ↑ Prof. Dr.-Ing. Rudolf Baumgart. Durchstanznachweis nach EC 2. Skript Hochschule Darmstadt-University of Applied Sciences, 2012.
- ↑ 6,0 6,1 K. Zilch F. Fingerloos, J. Hegger. Eurocode 2 für Deutschland. Ernst + Sohn, Beuth-Verlag, S. 263-281, 1. Aufl. edition, 2012
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