Querschnitts- und Formoptimierung des Auflagerbereiches punktgestützter Betondecken ohne Durchstanzbewehrung (D992)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D992
- Bearbeiter: Kristina Farwig
- Verantwortl. Hochschullehrer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach
- Betreuer: Micheal Frenzel
- Tag der Verteidigung: 31/03/2017
Zusammenfassung
In der heutigen Zeit werden häufig statisch ineffiziente Stahlbetonbauteile konstruiert, da die wirtschaftlichen Interessen zumeist überwiegen. Insbesondere punktgestützte Betondecken, die im Auflagerbereich durch hohe Biegemomente und Querkräfte beansprucht werden, weisen ein enormes Optimierungspotential gegenüber der Ausführung einer ebenen Stahlbetonflachdecke mit einem in jedem Querschnitt konstant hohen Bewehrungsgrad auf.
Mithilfe von numerischen Berechnungen, die mit dem FE-Programm ANSYS© 17 und der Materialbibliothek multiPlas© durchgeführt wurden, kann das im Stützbereich bemessungsrelevante Durchstanzversagen realitätsnah abgebildet werden. Dabei werden zunächst ein ebener Plattenausschnitt als Referenzbauteil aus Normalbeton modelliert und die Ergebnisse mithilfe von analytischen Vergleichsrechnungen, basierend auf speziell für die Ermittlung der Durchstanztraglast von Plattenausschnitten entwickelten Rechenverfahren, verifiziert. Die Optimierung des betrachteten Plattenausschnitts erfolgt schließlich über zwei Ansätze, die unter der Voraussetzung einer Volumengleichheit zum Referenzbauteil verfolgt werden. Einerseits kann durch unterschiedliche Betone im ebenen Querschnitt bei gleichbleibendem Biegebewehrungsgrad und ohne Durchstanzbewehrung ein effizienteres Tragverhalten bei bis zu 30 % weniger Eigengewicht erzielt werden. Andererseits kann durch die Anpassung der Bauteilform an den Kraftfluss die Tragfähigkeit erhöht werden, z. B. bei einer parabolisch geformten Deckenunterseite um ca. 180 %. Die Ergebnisse müssen nun durch experimentelle Untersuchungen validiert werden.