Elementdecken - Anwendungsregeln: Unterschied zwischen den Versionen

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K (Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge)
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Version vom 28. Juli 2020, 17:53 Uhr

Betonfestigkeitsklassen

Die zulässigen Betonfestigkeitsklassen für die Teilfertigteile und die Ortbetonergänzung sind in den Bauartgenehmigungen geregelt. Die mindestens erforderlichen Betonfestigkeitsklassen, die sich aus den Expositionsklassen ergeben, sind einzuhalten. Werden unterschiedliche Betonfestigkeitsklassen verwendet, so ist die geringere Betonfestigkeitsklasse für die Bemessung maßgebend. Bei Verwendung von Leichtbeton muss dieser mindestens der Rohdichteklasse D1,2 (>1000kg/m³) entsprechen.

Nach den Bauartgenehmigungen dürfen im Regelfall folgende Betone entsprechend DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 verwendet werden. [1]

Halbfertigteil Ortbetonergänzung
Normal- und Schwerbeton Leichtbeton Normal- und Schwerbeton Leichtbeton
C16/20
C20/25 C20/25
C25/30 LC25/28 C25/30 LC25/28
C30/37 LC30/33 C30/37 LC30/33
C35/45 LC35/38 C35/45 LC35/38
C40/50 LC40/44 C40/50 LC40/44
C45/55 LC45/50 C45/55 LC45/50
C50/60 LC50/55 C50/60 LC50/55

Betonstahl (Zulagebewehrung)

Für die Zulagebewehrung in Elementdecken gelten nach den Bauartgenehmigungen die gleichen Anforderungen wie bei Bewehrungsstahl in monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Nach Eurocode 2 ist die Verwendung von glatten oder profilierten Bewehrungsdrähten aufgrund zu geringer Verbundtragfähigkeiten und die Verwendung von Bewehrungsstählen mit Stabdurchmessern kleiner 6 mm aufgrund zu geringer Duktilität nicht zulässig. [1] [2]

Folgende gerippte Betonstähle nach Eurocode 2 und DIN 488-1 sind verwendbar:

B500 A Betonstahl in Ringen oder als abgewickeltes Erzeugnis (Betonstabstahl B500A) nach DIN 488-3
Betonstahlmatten nach DIN 488-4
B500 B Betonstabstahl nach DIN 488-2
Betonstahl in Ringen oder abgewickeltes Erzeugnis nach DIN 488-3
Betonstahlmatten nach DIN 488-4
Betonstahl mit bauaufsichtlicher Zulassung (z.B. nichtrostender Betonstahl)

Gitterträger

Die Anforderungen an die Beschaffenheit der Gitterträger ist in den Zulassungen geregelt. Weitere Informationen und Übersichten zu den derzeit zugelassenen Gitterträgern sind auf der Seite "Gitterträger nach Zulassung" zu finden.

Betondeckung

Die Ermittlung der erforderlichen Betondeckungen erfolgt grundsätzlich wie bei monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Besonderheiten ergeben sich jedoch für die Betondeckung zur Verbundfuge und an Elementstößen. Auf die Ermittlung der Betondeckung bei Halbfertigteilen wird auf der Seite "Betondeckungsmaße bei Halbfertigteilen" eingegangen.

Bewehrungsanordnung

Für die Bewehrungsanordnung ergeben sich drei verschiedene Varianten. Die Gitterträger werden im Regelfall in der Haupttragrichtung angeordnet. Die unterschiedlichen statischen Nutzhöhen der im Fertigteil bzw. im Aufbeton verlegten Bewehrungsanteile sind bei der Bemessung zu berücksichtigen. Weitere Vor- und Nachteile zwischen den Varianten ergeben sich beispielsweise in Bezug auf die Ausführung von konstruktiven oder tragenden Übergreifungsstößen oder die Verlegbarkeit insbesondere bei durchgehender Verlegung im Aufbeton.[3]

Anordnung der konstruktiven Querbewehrung mit Abstandhaltern in der Schalform
vollständige Bewehrungsanordnung in der Schalform
Varianten der Bewehrungsanordnung[3]



Abmessungen Halbfertigteil, Aufbetonschicht und Gesamtdecke

Mindestdicken

Halbfertigteil

Abmessungen Halbfertigteil, Aufbetonschicht, Gesamtdecke

Die Zulassungen gelten für Fertigteilelemente mit einer Mindestdicke von 40 mm[1]. Die erforderliche Dicke der Fertigteilelemente ergibt sich unter Einhaltung des genannten Mindestwertes aus den verwendeten Bewehrungsdurchmessern zuzüglich der erforderlichen Betondeckungen. Übliche Dicken der Fertigteilelemente im Hochbau liegen zwischen 50 und 70 mm.[3]
Für den Ansatz einer isotropen Plattensteifigkeit ist das Dickenverhältnis von Halbfertigteil zu Gesamtdeckendicke von 1 zu 3 zu beachten (siehe auch Abschnitt Isotrope Plattensteifigkeit).

Ortbetonbeton

Der Eurocode 2 Abschnitt 10.9.3 stellt die Bedingung, dass die Bemessung als Verbundbauteil nur bei nachgewiesener Verbundfuge und bei einer Aufbetonschicht von mindestens 40 mm zulässig ist.[2]
Außerdem ergibt sich aus den Zulassungen, dass zwischen der Unterseite der Gitterträgerobergurte und der Fertigteiloberfläche mindestens ein Abstand von 20 mm verbleiben muss, wenn die Gitterträger als Verbundbewehrung eingesetzt werden, um eine ausreichende Verankerung der Gitterträgerdiagonalen im Ortbeton zu gewährleisten. Zuzüglich des minimal möglichen Obergurtdurchmessers und der erforderlichen oberen Betondeckung liegt die theoretisch mindestens erforderliche Ortbetondicke bereits bei 45 mm. Praktisch sind Ortbetondicken unter 50 mm nicht ausführbar bzw. werden nicht angewendet. [3]

Gesamtdecke

Aus den zuvor genannten Mindestmaßen für die Halbfertigteile und die Ortbetonschicht ergibt sich bereits eine theoretische Mindestdeckendicke von 85 mm. Die minimale Gitterträgerhöhe liegt jedoch bei 60 mm [1]. Zuzüglich der mindestens erforderlichen oberen und unteren Betondeckung ergibt sich eine Deckendicke von 100 mm für Decken ohne erforderliche Querkraftbewehrung. Somit liegt die minimale theoretische Deckendicke bereits 30 mm über der von monolithisch hergestellten Ortbetondecken. Die Mindestdeckendicken für Elementdecken mit Querkraft- oder Durchstanzbewehrung entsprechen grundsätzlich wieder denen von monolithisch hergestellten Decken. Einzige Ausnahme stellen Elementdecken mit Filigran-Durchstanzgitterträgern FDB dar. Nach der entsprechenden ETA gilt eine Mindestdicke von 18 cm.[4]
Für den Ansatz einer isotropen Plattensteifigkeit ist das Dickenverhältnis von Halbfertigteil zu Gesamtdeckendicke von 1 zu 3 zu beachten (siehe auch Abschnitt Isotrope Plattensteifigkeit).

Elementlängen, Standardbreiten und Passplatten

Die Lieferlängen von Fertigteilelementen sind durch folgende Faktoren begrenzt:

  • Gewicht der Elemente (im Regelfall 125 - 175 kg/m²)
  • Fertigungs- und Lagerungsbedingungen in den Fertigteilwerken
  • verkehrsrechtliche Bestimmungen (maximales Gewicht und Länge der Transportfahrzeuge)
  • Bedingungen auf der Baustelle (Bewegungsfreiheit)
  • wirtschaftlicher Kraneinsatz (Krankapazität und Kranausrüstung wie z.B. Traversen)
  • Handhabung und Sicherheit beim Verlegen der Elemente (z.B. Windanfälligkeit)

Praktikable Elementlängen liegen zwischen 8 - 9 m.[5]
Die Elementbreiten sind ebenfalls aufgrund technischer Gegebenheiten in den Fertigteilwerken begrenzt. Die werkspezifisch maximal möglichen Elementbreiten werden als Standardbreiten bezeichnet. Elemente, die von den werksspezifischen Standardbreiten abweichen, werden als Passplatten bezeichnet. Die Standardbreiten von Elementdecken liegen heute beispielsweise bei 2,40 m; 2,45 m; 2,48 m; 2,50 m und in Sonderfällen bei 3,00 m. Andere werksspezifische Standardbreiten sind möglich. [3]

Gitterträgeranordnung

Gitterträgerhöhen

Die mindestens erforderlichen Gitterträgerhöhen sind abhängig von der Funktion des Gitterträgers und der Deckenbelastung. Die Konstruktionsart der Decke (einachsig/zweiachsig) hat keinen direkten Einfluss auf die erforderliche Gitterträgerhöhe. Bei Anordnung der Gitterträger als Verbundbewehrung muss mindestens ein Abstand zwischen Unterkante Obergurt und Oberfläche Fertigteilelement von 20 mm eingehalten werden, um die Verankerung der Gitterträgerdiagonalen im Ortbeton gewährleisten zu können. Unter Einhaltung dieser Bedingung ist kein weiterer Nachweis der Verankerung der Gitterträgerdiagonalen erforderlich. Eine minimale Einbindetiefe der Gitterträgeruntergurte in die Fertigteilplatte wird in den Zulassungen nicht direkt festgelegt. Jedoch enthält die DIN EN 13747 dazu die Forderung, dass die Einbindetiefe des Untergurtes mindestens 10 mm betragen muss. Dieser Wert kann als Mindestwert verstanden werden, wobei dieser unter Einhaltung der erforderlichen Betondeckung aus Verbundanforderungen für die Biegezugbewehrung im Fertigteil nicht maßgebend wird. Werden die Gitterträger als Querkraftbewehrung eingebaut, muss die Gitterträgerhöhe über die gesamte Querschnitthöhe unter Berücksichtigung der erforderlichen oberen und unteren Betondeckung reichen. Dabei gilt es zu beachten, dass die Lage der Verankerungsebene der Gitterträgerdiagonalen in Bezug auf die Lage der oberen Biegebewehrung der Haupttragrichtung Einfluss auf die Tragfähigkeit der Decke hat. Wird die maximale Querkrafttragfähigkeit bis 50% ausgenutzt, ist es zulässig, dass sich die obere Biegebewehrung der Haupttragrichtung nicht auf gleicher Höhe wie die Gitterträgerobergurte befindet. Wird die Querkrafttragfähigkeit mehr als 50% ausgenutzt, muss sich die obere Biegebewehrung der Haupttragrichtung auf Höhe der Gitterträgerobergurte befinden. Sinngemäß werden die Gitterträgerdiagonalen in diesem Fall auf Höhe der Biegebewehrung der Haupttragrichtung verankert.[1] [3]

Erforderliche Gitterträgerhöhen [1]


Gitterträgerabstände

Die maximal zulässigen Randabstände richten sich nach der Funktion des Gitterträgers in der Elementdecke. Werden die Gitterträger als Verbundbewehrung in ein- und zweiachsig gespannte Decken eingebaut, darf nach den Zulassungen der Abstand zu Elementrändern rechtwinklig zur Gitterträgerachse maximal 37,5 cm betragen. Befinden sich bei zweiachsig gespannten Decken innerhalb des Drillbereiches Elementstoßfugen und soll dennoch die günstige Wirkung der Drillsteifigkeit bei der Schnittgrößenermittlung berücksichtigt werden, so müssen nach Eurocode 2 Abschnitt 10.9.3 NA.14 die betreffenden Stoßfugen durch eine Verbundsicherungsbewehrung im Abstand von höchstens 10 cm zum Rand gesichert werden (siehe auch Abschnitt Drillsteifigkeit). Dieses wird auch empfohlen, wenn die günstige Wirkung der Drillsteifigkeit rechnerisch nicht angesetzt wird.
Die maximalen Abstände zwischen den Gitterträgern sind ebenfalls abhängig von der Funktion der Gitterträger und der Deckenkonstruktion, in die sie eingebaut werden sollen. Dabei ist es möglich, dass funktional unterschiedliche Gitterträger in Kombination in Elementdecken eingebaut werden. Der Neigungswinkel der Querkraftbewehrung α darf in Querrichtung zur Gitterträgerachse mit α = 90° angesetzt werden, da die seitliche Neigung der Gitterträgerdiagonalen vernachlässigbar ist. Die Verbund- bzw. Querkraftbewehrung wird durch die Gitterträgerdiagonalen gebildet. Bei Einsatz der Gitterträger als Verbundbewehrung ist der maximale Diagonalen-Abstand in Richtung der Gitterträgerachse auf die 2,5-fache Deckenhöhe und 30 cm begrenzt. Werden die Gitterträger gleichzeitig als Querkraftbewehrung eingebaut, sind die Abstände für Querkraftbewehrung maßgebend. In der Regel sind die maximal zulässigen Diagonalenabstände bei üblichen Gitterträgern mit Knotenabständen von 20 cm immer eingehalten. Für die maximalen Abstände der Querkraftbewehrung in Trägerlängsrichtung ist für α der Neigungswinkel der zum Auflager hin steigenden Gitterträgerdiagonalen anzusetzen. [1] [2] [3]

Fachwerkmodell mit variabler Druckstrebenneigung und geneigter Querkraftbewehrung [3]
Funktion des Gitterträgers zulässiger Randabstand
quer zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung s_{max} \leq 37,5 cm
Verbundsicherungsbewehrung an Stoßfugen im Drillbereich s_{max} \leq 10 cm
Funktion des Gitterträgers zulässiger Achsabstand
quer zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung in einachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Spannrichtung
s_{max} \leq 5 * h

s_{max} \leq 75 cm
in zweiachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Haupttragrichtung,
Biegezugbewehrung der Nebentragrichtung vollständig im Ortbeton
in zweiachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Haupttragrichtung,
Biegezugbewehrung beider Tragrichtungen im Fertigteil
s_{max} \leq 2 * h

s_{max} \leq 75 cm
in zweiachsig gespannten Platten,
Sicherung eines Tragstoßes
Querkraftbewehrung in einachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Spannrichtung,
Querkraftbewehrung rechnerisch erforderlich
s_{max} \leq 40 cm\,\,bei\,\, h\leq 40 cm

s_{max} \leq min\left(80cm;\,h\right)\,\,bei\,\, h> 40 cm
in zweiachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Haupttragrichtung,
Querkraftbewehrung in Nebentragrichtung rechnerisch nicht erforderlich
in zweiachsig gespannten Platten,
Gitterträger in Haupttragrichtung,
Querkraftbewehrung für die Nebentragrichtung rechnerisch erforderlich
s_{max} \leq  \left(cot\,\Theta + cot\,\alpha \right) * z

s_{max} \leq 20 cm\,\,(21cm)
Funktion des Gitterträgers zulässiger Diagonalenabstand
längs zur Gitterträgerachse
Verbundbewehrung s_{max} \leq 2,5 * h

s_{max} \leq 30 cm
Querkraftbewehrung s_{max} \leq  \left(cot\,\Theta + cot\,\alpha \right) * z

s_{max} \leq 20 cm\,\,(21cm)


Anordnung bei Passplatten

Aus den Zulassungen ergibt sich eine mindestens erforderliche Gitterträgeranzahl je Fertigteilelement in Abhängigkeit von der Elementbreite. [1]

Gitterträgeranordnung bei Passplatten


Anordnung an Auflagern/Randunterstützungen

An Wandauflagern sind grundsätzlich zusätzliche Randunterstützungen erforderlich. Auf diese darf unter Einhaltung der folgenden Bedingungen verzichtet werden:

  • Auflagertiefe der Halbfertigteile ≥ 35 mm und
  • bei einer Auflagerkraft ≤ 5 kN je Gitterträger: Anordnung eines Untergurtknotenpunktes über dem Auflager bei jedem zweiten Gitterträger bzw.
  • bei einer Auflagerkraft > 5 kN je Gitterträger: Anordnung eines Untergurtknotenpunktes über dem Auflager bei jedem Gitterträger

Zusätzliche Randunterstützungen können außerdem entbehrlich sein bei sehr kleinen Spannweiten zwischen zwei Wandauflagern. In diesem Fall sollte jedoch nicht die maximal zulässige Stützweiten ausgereizt werden, die sich aus der maximalen Momententragfähigkeit ergibt. Aufgrund der fehlenden günstigen Durchlaufwirkung an Zwischenunterstützungen wären größere Durchbiegungen die Folge (siehe auch Seite Elementdecken - Tragverhalten und Bemessung). [1] [6]

Anordnung von Montageunterstützungen


Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge

Pendelzinken
Frischbetonoberfläche nach Aufrauung
Aussparung in Frischbetonfertigteil

Die Oberflächenbeschaffenheit der Verbundfuge hat wesentlichen Einfluss auf die Tragfähigkeit der Elementdecke. Auf den erforderlichen Nachweis der Verbundfuge wird auf den Seiten "Schubkraftübertragung in Fugen" und "Elementdecken - Nachweis der Verbundfuge" eingegangen.

Die Oberfläche der Verbundfuge bei Elementdecken kann durch verschiedene Verfahren bei der Herstellung der Halbfertigteile im Betonfertigteilwerk beeinflusst werden. Im Regelfall werden die Verbundfugen glatt oder rau ausgeführt. Dazu werden die frisch geschütteten Halbfertigteile in beweglichen Fertigungstischen unter Rechen mit pendelnd gelagerten Zinken hindurchgefahren, wodurch Riefen in einem bestimmten Abstand in den Frischeton des Teilfertigteils gezogen und die Oberfläche der Verbundfuge aufgeraut wird (siehe Abbildungen rechts). An Bewehrungselementen oder Einbauteilen (Aussparungen), die aus dem Halbfertigteil herausragen, klappen die Zinken hoch. Dadurch kann es bei der Herstellung der Verbundfugenoberfläche erforderlich sein, die Frischbetonoberfläche an Fehlstellen manuell mit Hilfe von Kellen oder Harken aufzurauen.[5]

Auflagerung der Halbfertigteile

Die Halbfertigteile werden im Regelfall an ihren Enden direkt auf Wänden oder indirekt z.B. auf Unterzügen aufgelagert.
Für die Mindestwanddicke von Betonwänden bei durchlaufenden Decken verweisen die Zulassungen auf den Eurocode 2.
Die Mindestwanddicke von Mauerwerkswänden ist in den Zulassungen selbst geregelt.
Danach müssen folgende Mindestwanddicken von durchlaufenden Decken eingehalten werden.

Wandausführung Mindestwanddicke [cm]
Mauerwerk 11,5
Ortbeton (≥C16/20) 10,0
Betonfertigteil (≥C16/20) 8,0

Zusätzlich ist zu beachten, dass die Fertigteilelemente in ein Mörtelbett aufzulagern sind, wenn diese mehr als 40 mm aufliegen.
Daraus und aus den Regelungen des Eurocode 2 ergibt sich, dass bei Fertigteilelementen, die an Zwischenauflagern durchlaufen,
immer eine Auflagerung in ein Mörtelbett erforderlich ist.
Die Auflagerung in ein Mörtelbett ist bei der Ausführung verhältnismäßig aufwändig.
Daher wird die Auflagertiefe der Fertigteilelemente an Auflagern, an denen die Fertigteilelemente unterbrochen sind bzw. enden, im Regelfall auf 40 mm begrenzt.

Für die Bemessung und Ausführung von trockenen Auflagerungen der Halbfertigteile sind die Anforderungen des Eurocode 2 Abschnitt 10.9.4.3 (3) einzuhalten.
Dieses sind die gewährleistete Ebenheit der Auflagerfläche und die Begrenzung der einwirkenden Auflagerpressung auf 40% der maßgebenden Auflagerfestigkeit.[1] [2]

Verankerung der Biegezugbewehrung an Auflagern

Endauflager

Eine Staffelung der Zulagebewehrung ist in Elementdecken nicht üblich bzw. nicht zulässig. Wie bei monolithisch hergestellten Ortbetondecken gelten bei Elementdecken auch die Bestimmungen des Eurocodes 2 Abschnitt 9.3.1.2. Danach sind bei allen Arten von Auflagern von beliebig gelagerten Platten mindestens 50% der erforderlichen Feldbewehrung über das Auflager zu führen und dort zu verankern. Die folgende Abbildung enthält verschiedene Ausführungsvarianten. Je nach Variante ergeben sich Vor- und Nachteile in Bezug auf die Notwendigkeit eines Mörtelbetts, baustellenseitiger Abschalungen und die Vorfertigung der Fertigteilelemente. Die Variante e.) aus der untenstehenden Abbildung stellt häufig den Regelfall dar, da eine Auflagerung der Fertigteilelemente in ein Mörtelbett nicht erforderlich wird und weil die an den Enden aufgekröpfte Zulagebewehrung vollautomatisch in den Betonfertigteilwerken hergestellt und direkt in die Schalform gelegt werden kann, ohne dass eine Aussparung der Schalung an den Elementenden erforderlich ist, um die Bewehrung herauszuführen. Zusätzliche baustellenseitige Abschalungen an der Elementunterseite sind ebenfalls nicht notwendig. Der mindestens zu verankernde Bewehrungsquerschnitt von 50% der Feldbewehrung wird durch die an den Enden aufgekröpfte Zulagebewehrung im Fertigteil gebildet. Die Gitterträgeruntergurte enden im Fertigteilelement und werden dort verankert. Die zu verankernde Zugkraft darf nach Eurocode 2 Abschnitt 9.2.1.4 (2) und Abschnitt 9.3.1.1 (4) ermittelt werden. Für die Varianten e.) und f.) nach der untenstehenden Abbildung muss für die Ermittlung der zu verankernden Zugkraft FEd im Nenner der innere Hebelarm z für die reduzierte statische Nutzhöhe der aufgekröpften Bewehrung oder der Zulagen angesetzt werden und im Zähler die statische Nutzhöhe der Biegezugbewehrung im Fertigteil angesetzt werden. Bei schubbewehrten Platten, ist anstelle der statischen Nutzhöhe, das Versatzmaß al im Zähler einzusetzen. [2] [3]

Verankerung mit aufgebogener Zulagebewehrung in Schalform
Verankerung mit aufgebogener Zulagebewehrung am ausgehärteten Halbfertigteil

für schubunbewehrte Platten:

F_{Ed} = \frac{| V_{Ed}  |*d }{z} +N_{Ed} \geq 0,5*V_{Ed}

für schubbewehrte Platten:

F_{Ed} = \frac{| V_{Ed}  |*a_{l} }{z} +N_{Ed} \geq 0,5*V_{Ed}


Verankerungsvarianten an Endauflagern[3]


Bei der Auflagervariante mit aufgekröpfter Zulagebewehrung entstehen infolge der Stabkrümmung Umlenkkräfte, die durch den Beton im Verankerungsbereich aufgenommen werden können müssen. Daher darf diese Verankerungsvariante nur unter Einhaltung der folgenden Bedingungen angewendet werden:[3]

  • Biegerollendurchmesser mindestens 4*Øs
  • Auflagerung auf Wänden oder Unterzügen (direkte Auflagerung)
  • Abstand der Aufkröpfung zum Auflagerrand maximal 5cm
  • Stabdurchmesser bis 14mm

Zwischenauflager

Verankerung an Zwischenauflagern [3]

In den Zulassungen wird gefordert, dass an Zwischenauflagern mit Mauerwerksdicken bis 17,5 cm eine untere Zulagebewehrung anzuordnen ist, welche 25% der maximalen erforderlichen Feldbewehrung entspricht. Diese muss von der Auflagerkante mindestens 50 cm oder 40*Øs ins Feld reichen. Auch bei anderen Wanddicken sollte nach Eurocode 2 Abschnitt 9.2.1.5 eine solche Bewehrung für den Fall positiver Momente eingelegt werden (Explosion, Auflagersetzung usw.).

Der Eurocode 2 Abschnitt 9.2.1.5 (2) NCI enthält den Hinweis, dass es im Regelfall ausreichend ist, an Zwischenauflagern von durchlaufenden Decken die erforderliche Bewehrung mindestens mit dem sechsfachen Stabdurchmesser hinter den Auflagerrand zu führen. Ausgehend von diesen Erläuterungen ergeben sich für den Fall, dass die Biegezugbewehrung vollständig im Auflager verankert wird folgende Verankerungslängen. [1] [2] [3]

Auflager/Lagerungsart Verankerungslänge
Endauflager/ direkte Lagerung l_{bd,dir}=6,7 * \varnothing_{s}
Endauflager/ indirekte Lagerung l_{bd,ind}= 10 * \varnothing_{s}
Zwischenauflager/ durchlaufende Decke l_{bd}=6 * \varnothing_{s}



Besonderheiten infolge Elementstößen

Druckfugen

Anordnung von Druckfugen im Bereich negativer Momente[1]

Befinden sich Elementstoßfugen im Druckbereich, muss mindestens ein Abstand von 40 mm zwischen den Fertigteilelementen verbleiben, der mit Ortbeton ausgefüllt wird. Dadurch soll eine optimale Druckkraftübertragung gewährleistet werden. Dieses kommt zum Beispiel im Auflagerbereich von punktförmig gestützten Platten vor.[1]







Abfasung der Elementkanten

Abfasung an Elementkanten [1]

Die Abfasung der Elementkanten an der Elementunterseite ermöglicht beispielsweise eine bessere Ausschalbarkeit der Elemente im Betonfertigteilwerk und die Herstellung einer planebenen Verspachtelung der Deckenunterseite im verlegten Zustand. Die Abfasung auf der Verbundfugenseite erfolgt, um die erforderliche Betondeckung der Zulagebewehrung im Ortbeton auch an den Elementstoßfugen zu gewährleisten.[1]





Drillsteifigkeit

Voraussetzungen für den Ansatz der Drillsteifigkeit [3]

Bei der Einteilung des Deckengrundrisses in Elemente (Elementierung) sollte bereits versucht werden, Elementstoßfugen aus den Drillbereichen fernzuhalten. Dieses ermöglicht den Ansatz der Drillsteifigkeit bei der Schnittgrößenermittlung ohne das weitere Maßnahmen zwingend ergriffen und bei der Ausführung kontrolliert werden müssen. Sind Elementstoßfugen in den Drillbereichen nicht vermeidbar, sind die Stoßfugen im Abstand von 10 cm zum Elementrand zu sichern.[3]







Isotrope Plattensteifigkeit

Verfahren zur Schnittgrößenermittlung

Voraussetzungen für den Ansatz einer isotropen Plattensteifigkeit

Die unterschiedlichen Höhenlagen der Bewehrung und die Querschnittschwächung an Elementstoßfugen haben Einfluss auf die Biegesteifigkeit der Platte. Nach den Zulassungen sind für die Schnittgrößenermittlung nur linear elastische Verfahren mit oder ohne Momentenumlagerung zugelassen. Nicht-lineare oder plastische Verfahren zur Schnittgrößenermittlung werden aufgrund mangelnder Erfahrung bei der Ausführung der mit diesen Verfahren bemessenen Elementdecken ausgeschlossen. Der Abstand zwischen den Bewehrungslagen darf maximal 50 mm oder ein Zehntel der Deckenhöhe und die Fertigteildicke maximal ein Drittel der Deckenhöhe betragen. Unter Einhaltung dieser Regelungen darf eine isotrope Biegesteifigkeit der Platte angenommen werden.[1] [3]

Durchbiegung

Bei Bewehrungsanordnungen mit im Ortbeton verlegten Stoßzulagen wird die geminderte Biegesteifigkeit im Stoßbereich nach frühzeitig eintretender Rissbildung im Stoßfugenbereich durch den erhöhten Bewehrungsquerschnitt im Übergreifungsbereich mit zunehmender Belastung annähernd kompensiert. Bei Bewehrungsanordnungen mit durchgehend im Ortbeton verlegter Bewehrung der Nebentragrichtung kommt es ebenfalls zur frühzeitigen Rissbildung im Stoßfugenbereich. Bei weiterer Laststeigerung stellt sich jedoch eine Umlagerung der Schnittgrößen in umliegende Bereiche ein. Diese kompensiert ebenfalls annähernd die verringerte Biegesteifigkeit im Stoßfugenbereich. Die zusätzliche Durchbiegung, die sich aufgrund der Elementstöße einstellt, liegt allgemein bei weniger als 5% über der von Decken ohne vertikale Stoßfugen. Unter Einhaltung der konstruktiven Regelungen (Erhöhung des Zulagequerschnittes um den verringerten Hebelarm der inneren Kräfte, Begrenzung der Fertigteilhöhe usw.) ist kein gesonderter Durchbiegungsnachweis aufgrund der Elementstoßfugen erforderlich.[3]



Übergreifungsstöße

vertikal geneigte Betondruckstrebe beim Zwei-Ebenen-Stoß [3]

Aufgrund der begrenzten Elementmaße sind Stoßfugen in der Regel unvermeidbar. Lediglich bei raumgroßen Elementen können Elementstoßfugen nicht erforderlich sein. Durch Elementstöße wird die in den Fertigteilplatten befindliche Bewehrung unterbrochen und aufgrund der Konstruktion von Elementdecken liegen die zu stoßenden Stäbe in einem vertikalen Abstand auseinander. Dabei bilden sich wie bei einem Zwei-Ebenen-Stoß von Mattenbewehrung zwischen den gestoßenen Stäben Betondruckstreben unter einem bestimmten Winkel (siehe nebenstehende Abbildung). Diese durchkreuzen die Verbundfuge zwischen Ortbeton und Fertigteil. Durch die Neigung der Betondruckstreben entstehen vertikale Spaltkräfte, welche zu einem flächenartigen Versagen der unteren Betondeckung führen können. Grundsätzlich gilt, dass auftretende Spaltkräfte durch Querbewehrung im Stoßbereich z.B. durch Bügel oder Gitterträger aufzunehmen sind.

Übergreifungsstöße können tragend oder konstruktiv ausgeführt sein und es ergeben sich je nach Variante unterschiedliche Anforderungen. Allgemein gilt es, die unterschiedlichen Verbundbedingungen bei der Ermittlung des Grundwertes der erforderlichen Übergreifungslänge zu beachten. Dieser wird wie bei Ortbetondecken nach Eurocode 2 Abschnitt 8.4.2 und 8.4.3 berechnet.

Weitere Informationen zum Ansatz der Verbundbedingungen an Verbundfugen sind auf der Seite Betondeckung bei Halbfertigteilen zu finden.[1] [2] [3]

Konstruktive Übergreifungsstöße

Bewehrungsanordnung an konstruktiven Übergreifungsstößen

Für Stöße der konstruktiven Querbewehrung darf nach Abschnitt 8.7.4.1 (2) des Eurocodes 2 angenommen werden, dass die entstehenden Spaltkräfte relativ gering sind und ein Nachweis der Querbewehrung des Übergreifungsstoßes entbehrlich ist. Auch Übergreifungsstöße der konstruktiven Querbewehrung wie sie in Elementdecken (Einzelstäbe) vorkommen, werden üblicherweise ohne nachgewiesene Querbewehrung des Übergreifungsstoßes ausgeführt. Der lichte Stoßabstand sollte mindestens dem achtfachen Stabdurchmesser entsprechen, um eine Überlagerung der Spaltkräfte auszuschließen. Die erforderlichen Übergreifungslängen können wie bei Ortbetondecken nach Eurocode 2 Abschnitt 8.7.2 ermittelt werden.[3]







Tragende Übergreifungsstöße

Bewehrungsanordnung an tragenden Übergreifungsstößen [3]

Die Ausführung von tragenden Elementstößen wird insbesondere bei zweiachsig gespannten Decken erforderlich, bei denen die Bewehrung der Nebentragrichtung mit im Fertigteil angeordnet ist. Tragende Übergreifungsstöße können jedoch auch quer zur Gitterträgerachse ausgeführt werden z.B. bei wechselnden Gitterträgerrichtungen. Im Unterschied zur Ausführung von Stößen der konstruktiven Querbewehrung sind bei tragenden Stößen die Auswirkungen folgender Gegebenheiten nicht mehr vernachlässigbar:[3]

  • übereinander liegende Stäbe (Zwei-Ebenen-Stab-Stoß)
  • größere Spaltkräfte durch geneigte Betondruckstreben
  • Betondruckstreben durchkreuzen die Verbundfuge
  • größere Stababstände als der vierfache Durchmesser oder 50 mm

Dazu wird in Abschnitt 10.9.3 NA.14 des Eurocodes 2 geregelt, dass die Bewehrung, welche rechtwinklig zur Elementstoßfuge verläuft, statisch nur berücksichtigt werden darf, wenn diese durchläuft oder mit ausreichender Übergreifung gestoßen ist. Für die Berücksichtigung der gestoßenen Bewehrung müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:[2]

  • Durchmesser der Bewehrungsstäbe ≤ 14 mm
  • Bewehrungsquerschnitt ≤ 10 cm²/m
  • Bemessungswert der Querkraft VEd ≤ 0,3*VRd,max
  • Sicherung des Stoßes durch Querbewehrung im maximalen Abstand der zweifachen Deckendicke über die erforderliche Übergreifungslänge
  • Nachweis der Stoßsicherungsbewehrung für die Zugkraft der gestoßenen Längsbewehrung
Ermittlung der maximalen Stababstände beim tragenden Übergreifungsstoß

Der in Eurocode 2 geforderte Nachweis der Stoßsicherungsbewehrung für die Zugkraft in der gestoßenen Bewehrung erfolgt mit Hilfe von äquivalenten Bügelkräften für die Gitterträger. Diese drücken die maximal durch die Gitterträger aufnehmbare vertikale Kraft aus. Dabei dürfen nur Diagonalstäbe angesetzt werden, die im Fachwerk als Zugstrebe wirksam werden. Da sich an den Enden der Übergreifungsstöße aus dem Momentenverlauf unterschiedliche Zugkräfte ergeben, ist die Stoßsicherungsbewehrung für die höhere Zugkraft zu bemessen. Die äquivalenten Bügelkräfte der Gitterträger sind in Bemessungshilfen dokumentiert.[6]

Für die Ermittlung der maximalen Stababstände sollte nicht davon ausgegangen werden kann, dass die gestoßenen Stäbe immer direkt übereinander liegen. Daher empfiehlt es sich, den bei gleichmäßiger Verteilung der Stäbe maximal möglichen Abstand zwischen den gestoßenen Stäbe zu ermitteln. Wenn der Abstand größer als der vierfache Stabdurchmesser oder 50 mm ist, so muss die Übergreifungslänge um den Wert erhöht werden, der über diese Regelung hinausgeht.[3]
Der maxmimale Stababstand e ergibt sich folgendermaßen:


e = \sqrt{\Delta h^{2}+(0,5 * s)^{2}}




Bewehrung an freien ungestützten Rändern

Bewehrung an freien ungestützten Rändern

Der Eurocode 2 fordert für freie Ränder von Decken eine zusätzliche Anordnung von Längs- und Querkraftbewehrung. Diese ist für Gründungs- und Innenbauteile nicht zwingend erforderlich. Unabhängig davon sollten zur Aufnahme von Temperatur- und Schwindspannungen und zur Erhöhung der Tragfähigkeit an Deckenaussparungen randnahe Gitterträger angeordnet werden. In Eurocode 2 Abschnitt 10.9.3 (12) NA.17 wird für Endauflager ohne Wandauflast der Nachweis einer Verbundsicherungsbewehrung von mindestens 6 cm²/m entlang der Auflagerlinie gefordert. Diese soll auf einer Breite von 0,75 m angeordnet werden und ein Ablösen der Ortbetonschicht im Brandfall verhindern. Bei durchgehenden Gitterträgern als Verbundbewehrung ist diese Forderung im Regelfall erfüllt. In Fällen, bei denen keine durchgehende Verbundbewehrung angeordnet wird, kann dieses durch Zulage von Standardgitterträgern im Abstand von 40 cm oder durch Zulage von Schubgitterträgern im Abstand von 75 cm über die erforderliche Länge erreicht werden. [2] [3]


Steckbügel im Halbfertigteil als Bewehrung am freien Rand quer zum Gitterträger






Quellen

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 DIBt: Zulassung Z-15.1-147 für Filigran-E-Gitterträger und Filigran-Ev-Gitterträger für Fertigplatten mit statisch mitwirkender Ortbetonschicht (11.Juni 2018 bis 01.Januar 2019)
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 Fingerloos, Frank u. Hegger, Josef u. Zilch, Konrad: Eurocode 2 für Deutschland. Kommentierte Fassung. 2. Auflage, Berlin 2016
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16 3,17 3,18 3,19 3,20 3,21 3,22 3,23 Furche, Johannes u. Bauermeister, Ulrich: Elementbauweise mit Gitterträgern nach Eurocode 2. In Betonkalender 105. Jahrgang (2016), Seiten 469-635"
  4. DIBt: Europäische Technische Bewertung ETA-13/0521 für Filigran Gitterträger als Durchstanzbewehrung (13. Juni 2013 bis 13. Juni 2018)
  5. 5,0 5,1 fdu GmbH & Co. KG: Mündliche Auskunft im Rahmen einer Werksbesichtigung in Ludwigslust am 12.02.2019
  6. 6,0 6,1 Filigran Trägersysteme GmbH & Co. KG: Technische Information Filigran Elementdecke (7/2018)


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