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Massivbau II Prof. Dr.-Ing. A. Albert Bemessung im Stahlbetonbau Seite 1 Inhaltsverzeichnis 1 Einachsig gespannte Platten 3 1.1 NACHWEIS DER BEGRENZUNG DER VERFORMUNGEN OHNE DIREKTE BERECHNUNG 4 1.2 QUERBEWEHRUNG UND KONSTRUKTIVE DURCHBILDUNG 8 2 Sonderfälle der Plattenbemessung 9 2.1 ÖFFNUNGEN (GEMÄß HEFT 240 DAFSTB) 9 2.2 EINZELLASTEN BEI EINACHSIG GESPANNTEN PLATTEN 10 3 Zweiachsig gespannte Platten 12 3.1 LINIENFÖRMIG GESTÜTZTE PLATTEN 13 3.2 ZWEIACHSIG GESPANNTE EINFELDPLATTEN 18 3.3 DURCHLAUFENDE PLATTENSYSTEME 24 3.3.1 Belastungsumordnungsverfahren 24 3.3.2 Verfahren Pieper/Martens 28 3.4 AUFLAGERKRÄFTE 30 4 Bewehren mit Betonstahlmatten 32 4.1 VERANKERUNG VON BETONSTAHLMATTEN 34 4.2 STÖßE VON BETONSTAHLMATTEN 34 Ein-Ebenen-Stoß 35 Zwei-Ebenen-Stoß 36 5 Stützen - Bemessung von Bauteilen bei überwiegender Druckbeanspruchung 39 5.1 BAULICHE DURCHBILDUNG VON STÜTZEN 40 5.2 IMPERFEKTION DER EINZELSTÜTZEN 44 5.3 BEMESSUNG FÜR SCHNITTGRÖßEN NACH THEORIE II. ORDNUNG 45 5.3.1 Verfahren mit Nennkrümmung 46 6 Rahmen 51 6.1 RANDEINSPANNUNG NACH DEM C O -C U -VERFAHREN 53 6.2 BAULICHE DURCHBILDUNG VON RAHMENKNOTEN UND RAHMENECKEN 56 6.2.1 Rahmenecken mit negativem (schließendem) Moment 57 6.2.2 Rahmenecken mit positivem (öffnendem) Moment 59 6.2.3 Rahmenendknoten 62 6.2.4 Rahmeninnenknoten 66 7 Unbewehrte Fundamente 68 8 Bewehrte Einzelfundamente 70 8.1 BIEGEBEMESSUNG 70 8.1.1 Verankerung der Längsstäbe 75 8.2 DURCHSTANZEN 77 8.2.1 Stützenfundamente ohne Durchstanzbewehrung 79 8.2.2 Stützenfundamente mit Durchstanzbewehrung 80 8.2.3 Mindestlängsbewehrung zur Sicherstellung der Durchstanztragfähigkeit 83

Skript Massivbau2 Luecken 2013.01.02 - Hochschule Bochum · ρ0 0,346% 0,400% 0,447% 0,500% 0,548% 0,592% 0,632% 0,671% 0,707% Tabelle ... Gemäß Heft 240 des DAfStb ermittelt man

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Seite 1

Inhaltsverzeichnis

1 Einachsig gespannte Platten 3

11 NACHWEIS DER BEGRENZUNG DER VERFORMUNGEN OHNE DIREKTE BERECHNUNG 4 12 QUERBEWEHRUNG UND KONSTRUKTIVE DURCHBILDUNG 8

2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung 9

21 OumlFFNUNGEN (GEMAumlszlig HEFT 240 DAFSTB) 9 22 EINZELLASTEN BEI EINACHSIG GESPANNTEN PLATTEN 10

3 Zweiachsig gespannte Platten 12

31 LINIENFOumlRMIG GESTUumlTZTE PLATTEN 13 32 ZWEIACHSIG GESPANNTE EINFELDPLATTEN 18 33 DURCHLAUFENDE PLATTENSYSTEME 24

331 Belastungsumordnungsverfahren 24 332 Verfahren PieperMartens 28

34 AUFLAGERKRAumlFTE 30

4 Bewehren mit Betonstahlmatten 32

41 VERANKERUNG VON BETONSTAHLMATTEN 34 42 STOumlszligE VON BETONSTAHLMATTEN 34

Ein-Ebenen-Stoszlig 35 Zwei-Ebenen-Stoszlig 36

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender Druckbeanspruchung 39

51 BAULICHE DURCHBILDUNG VON STUumlTZEN 40 52 IMPERFEKTION DER EINZELSTUumlTZEN 44 53 BEMESSUNG FUumlR SCHNITTGROumlszligEN NACH THEORIE II ORDNUNG 45

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung 46

6 Rahmen 51

61 RANDEINSPANNUNG NACH DEM CO-CU-VERFAHREN 53 62 BAULICHE DURCHBILDUNG VON RAHMENKNOTEN UND RAHMENECKEN 56

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment 57 622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment 59 623 Rahmenendknoten 62 624 Rahmeninnenknoten 66

7 Unbewehrte Fundamente 68

8 Bewehrte Einzelfundamente 70

81 BIEGEBEMESSUNG 70 811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe 75

82 DURCHSTANZEN 77 821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung 79 822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung 80 823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit 83

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken 85

91 SCHNITTGROumlszligENERMITTLUNG BIEGEBEMESSUNG 86 92 DURCHSTANZEN FUumlR PLATTEN OHNE DURCHSTANZBEWEHRUNG 88 93 DURCHSTANZEN FUumlR PLATTEN MIT DURCHSTANZBEWEHRUNG 93

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1 Einachsig gespannte Platten

Einachsig gespannte Platten koumlnnen als Ein- oder Mehrfeldtraumlger ausgefuumlhrt

werden

Fuumlr die Haupttragrichtung wird ein 1m breiter Plattenstreifen analog der

Bemessung eines Balkens berechnet

Schnittgroumlszligen und berechnete Bewehrungen werden auf diesen 1m breiten

Streifen bezogen (zB fuumlr Moment 50kNmm oder fuumlr Querkraft 30kNm

erf as = 8cm2m)

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11 Nachweis der Begrenzung der Verformungen ohne direkte

Berechnung

Im Stahlbetonbau wird der Nachweis der Begrenzung der Verformung im

Allgemeinen ohne direkte Berechnung gefuumlhrt Dieser Nachweis wird auch

gleichzeitig zur Vordimensionierung der Plattendicke verwendet

∙ 11 15 32 ∙ 1 wenn

∙ 11 15acute

∙ acute wenn

Dabei ist

l d der Grenzwert der Biegeschlankheit (Verhaumlltnis von Stuumltzweite zu Nutzhoumlhe)

K der Beiwert zur Beruumlcksichtigung der verschiedenen statischen Systeme

der Referenzbewehrungsgrad = 10 ∙

der erforderliche Zugbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

acute der erforderliche Druckbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

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Die Gleichungen fuumlr ld sind unter der Voraussetzung hergeleitet worden dass die

Stahlspannung unter der entsprechenden Bemessungslast im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit in einem gerissenen Querschnitt in Feldmitte eines

Balkens bzw einer Platte oder am Einspannquerschnitt eines Kragtraumlgers 310

Nmm2 betraumlgt (entspricht ungefaumlhr fyk = 500 Nmm2) Werden andere

Spannungsniveaus verwendet sind in der Regel die Werte mit 310σs zu

multiplizieren

Im Allgemeinen befindet man sich mit der Annahme nach Gleichung

310 σs = 500 (fyk Asreq Asprov)

auf der sicheren Seite

Dabei ist

σs die Stahlzugspannungen in Feldmitte (am Einspannquerschnitt eines

Kragtraumlgers) unter der Bemessungslast im GZG

Asreq die erforderliche Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Asprov die vorhandene Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken 85

91 SCHNITTGROumlszligENERMITTLUNG BIEGEBEMESSUNG 86 92 DURCHSTANZEN FUumlR PLATTEN OHNE DURCHSTANZBEWEHRUNG 88 93 DURCHSTANZEN FUumlR PLATTEN MIT DURCHSTANZBEWEHRUNG 93

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1 Einachsig gespannte Platten

Einachsig gespannte Platten koumlnnen als Ein- oder Mehrfeldtraumlger ausgefuumlhrt

werden

Fuumlr die Haupttragrichtung wird ein 1m breiter Plattenstreifen analog der

Bemessung eines Balkens berechnet

Schnittgroumlszligen und berechnete Bewehrungen werden auf diesen 1m breiten

Streifen bezogen (zB fuumlr Moment 50kNmm oder fuumlr Querkraft 30kNm

erf as = 8cm2m)

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11 Nachweis der Begrenzung der Verformungen ohne direkte

Berechnung

Im Stahlbetonbau wird der Nachweis der Begrenzung der Verformung im

Allgemeinen ohne direkte Berechnung gefuumlhrt Dieser Nachweis wird auch

gleichzeitig zur Vordimensionierung der Plattendicke verwendet

∙ 11 15 32 ∙ 1 wenn

∙ 11 15acute

∙ acute wenn

Dabei ist

l d der Grenzwert der Biegeschlankheit (Verhaumlltnis von Stuumltzweite zu Nutzhoumlhe)

K der Beiwert zur Beruumlcksichtigung der verschiedenen statischen Systeme

der Referenzbewehrungsgrad = 10 ∙

der erforderliche Zugbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

acute der erforderliche Druckbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

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Die Gleichungen fuumlr ld sind unter der Voraussetzung hergeleitet worden dass die

Stahlspannung unter der entsprechenden Bemessungslast im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit in einem gerissenen Querschnitt in Feldmitte eines

Balkens bzw einer Platte oder am Einspannquerschnitt eines Kragtraumlgers 310

Nmm2 betraumlgt (entspricht ungefaumlhr fyk = 500 Nmm2) Werden andere

Spannungsniveaus verwendet sind in der Regel die Werte mit 310σs zu

multiplizieren

Im Allgemeinen befindet man sich mit der Annahme nach Gleichung

310 σs = 500 (fyk Asreq Asprov)

auf der sicheren Seite

Dabei ist

σs die Stahlzugspannungen in Feldmitte (am Einspannquerschnitt eines

Kragtraumlgers) unter der Bemessungslast im GZG

Asreq die erforderliche Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Asprov die vorhandene Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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Seite 8

12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Seite 13

Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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1 Einachsig gespannte Platten

Einachsig gespannte Platten koumlnnen als Ein- oder Mehrfeldtraumlger ausgefuumlhrt

werden

Fuumlr die Haupttragrichtung wird ein 1m breiter Plattenstreifen analog der

Bemessung eines Balkens berechnet

Schnittgroumlszligen und berechnete Bewehrungen werden auf diesen 1m breiten

Streifen bezogen (zB fuumlr Moment 50kNmm oder fuumlr Querkraft 30kNm

erf as = 8cm2m)

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11 Nachweis der Begrenzung der Verformungen ohne direkte

Berechnung

Im Stahlbetonbau wird der Nachweis der Begrenzung der Verformung im

Allgemeinen ohne direkte Berechnung gefuumlhrt Dieser Nachweis wird auch

gleichzeitig zur Vordimensionierung der Plattendicke verwendet

∙ 11 15 32 ∙ 1 wenn

∙ 11 15acute

∙ acute wenn

Dabei ist

l d der Grenzwert der Biegeschlankheit (Verhaumlltnis von Stuumltzweite zu Nutzhoumlhe)

K der Beiwert zur Beruumlcksichtigung der verschiedenen statischen Systeme

der Referenzbewehrungsgrad = 10 ∙

der erforderliche Zugbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

acute der erforderliche Druckbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

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Die Gleichungen fuumlr ld sind unter der Voraussetzung hergeleitet worden dass die

Stahlspannung unter der entsprechenden Bemessungslast im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit in einem gerissenen Querschnitt in Feldmitte eines

Balkens bzw einer Platte oder am Einspannquerschnitt eines Kragtraumlgers 310

Nmm2 betraumlgt (entspricht ungefaumlhr fyk = 500 Nmm2) Werden andere

Spannungsniveaus verwendet sind in der Regel die Werte mit 310σs zu

multiplizieren

Im Allgemeinen befindet man sich mit der Annahme nach Gleichung

310 σs = 500 (fyk Asreq Asprov)

auf der sicheren Seite

Dabei ist

σs die Stahlzugspannungen in Feldmitte (am Einspannquerschnitt eines

Kragtraumlgers) unter der Bemessungslast im GZG

Asreq die erforderliche Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Asprov die vorhandene Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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Seite 9

2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 4

11 Nachweis der Begrenzung der Verformungen ohne direkte

Berechnung

Im Stahlbetonbau wird der Nachweis der Begrenzung der Verformung im

Allgemeinen ohne direkte Berechnung gefuumlhrt Dieser Nachweis wird auch

gleichzeitig zur Vordimensionierung der Plattendicke verwendet

∙ 11 15 32 ∙ 1 wenn

∙ 11 15acute

∙ acute wenn

Dabei ist

l d der Grenzwert der Biegeschlankheit (Verhaumlltnis von Stuumltzweite zu Nutzhoumlhe)

K der Beiwert zur Beruumlcksichtigung der verschiedenen statischen Systeme

der Referenzbewehrungsgrad = 10 ∙

der erforderliche Zugbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

acute der erforderliche Druckbewehrungsgrad in Feldmitte um das Bemessungsmoment aufzunehmen (am Einspannquerschnitt fuumlr Kragtraumlger)

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Die Gleichungen fuumlr ld sind unter der Voraussetzung hergeleitet worden dass die

Stahlspannung unter der entsprechenden Bemessungslast im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit in einem gerissenen Querschnitt in Feldmitte eines

Balkens bzw einer Platte oder am Einspannquerschnitt eines Kragtraumlgers 310

Nmm2 betraumlgt (entspricht ungefaumlhr fyk = 500 Nmm2) Werden andere

Spannungsniveaus verwendet sind in der Regel die Werte mit 310σs zu

multiplizieren

Im Allgemeinen befindet man sich mit der Annahme nach Gleichung

310 σs = 500 (fyk Asreq Asprov)

auf der sicheren Seite

Dabei ist

σs die Stahlzugspannungen in Feldmitte (am Einspannquerschnitt eines

Kragtraumlgers) unter der Bemessungslast im GZG

Asreq die erforderliche Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Asprov die vorhandene Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Seite 37

Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Die Gleichungen fuumlr ld sind unter der Voraussetzung hergeleitet worden dass die

Stahlspannung unter der entsprechenden Bemessungslast im Grenzzustand der

Gebrauchstauglichkeit in einem gerissenen Querschnitt in Feldmitte eines

Balkens bzw einer Platte oder am Einspannquerschnitt eines Kragtraumlgers 310

Nmm2 betraumlgt (entspricht ungefaumlhr fyk = 500 Nmm2) Werden andere

Spannungsniveaus verwendet sind in der Regel die Werte mit 310σs zu

multiplizieren

Im Allgemeinen befindet man sich mit der Annahme nach Gleichung

310 σs = 500 (fyk Asreq Asprov)

auf der sicheren Seite

Dabei ist

σs die Stahlzugspannungen in Feldmitte (am Einspannquerschnitt eines

Kragtraumlgers) unter der Bemessungslast im GZG

Asreq die erforderliche Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Asprov die vorhandene Querschnittsflaumlche der Zugbewehrung im

vorgegebenen Querschnitt

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Tabelle 74N mdash Grundwerte der Biegeschlankheit von Stahlbetonbauteilen ohne Drucknormalkraft

Statisches System K Beton hoch beansprucht ρ = 15

Beton gering beansprucht ρ = 05

frei drehbar gelagerter Einfeldtraumlger gelenkig gelagerte einachsig oder zweiachsig gespannte Platte

10

14 20

Endfeld eines Durchlauftraumlgers oder einer einachsig gespannten durchlaufenden Platte Endfeld einer zweiachsig gespannten Platte die kontinuierlich uumlber einer laumlngere Seite durchlaumluft

13

18 26

Mittelfeld eines Balkens oder einer einachsig oder zweiachsig gespannten Platte

15

20 30

Platte die ohne Unterzuumlge auf Stuumltzen gelagert ist (Flachdecke) (auf Grundlage der groumlszligeren Spannweite)

12

17 24

Kragtraumlger 04

6 8

NG 1 Die angegebenen Werte befinden sich im Allgemeinen auf der sicheren Seite Genauere rechnerische Nachweise fuumlhren haumlufig zu duumlnneren Bauteilen

G 2 Fuumlr zweiachsig gespannte Platten ist in der Regel der Nachweis mit der kuumlrzeren Stuumltzweite zu fuumlhren Bei Flachdecken ist in der Regel die groumlszligere Stuumltzweite zugrunde zu legen

NG 3 Die fuumlr Flachdecken angegebenen Grenzen sind weniger streng als der zulaumlssige Durchhang von 1250 der Stuumltzweite Erfahrungsgemaumlszlig ist dies ausreichend

Die Biegeschlankheiten sollten jedoch allgemein auf die Maximalwerte l d le K ∙ 35 und bei Bauteilen die verformungsempfindliche Ausbauelemente beeintraumlchtigen koumlnnen auf l d le Ksup2 sdot 150 l begrenzt werden

fck 12 16 20 25 30 35 40 45 50

ρ0 0346 0400 0447 0500 0548 0592 0632 0671 0707

Tabelle ρlim fuumlr ld = 35 und ρ le ρ0

ρlim 0164 0203 0240 0283 0324 0362 0400 0436 0471

ρlim gibt den Grenzbewehrungsgrad an bei dem die Biegeschlankheitswerte gerade den zugelassenen Wert ld = K∙35 erreichen Fuumlr Bewehrungsgrade ρ le ρlim gilt immer der Maximalwert ld le K∙35

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Bei gegliederten Querschnitten bei denen das Verhaumlltnis von Gurtbreite zu

Stegbreite den Wert 3 uumlbersteigt sind in der Regel die Werte von l d mit

08 zu multiplizieren

Bei Balken und Platten (auszliger Flachdecken) mit Stuumltzweiten uumlber 7 m die

leichte Trennwaumlnde tragen die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung

beschaumldigt werden koumlnnten sind in der Regel die Werte l d mit dem

Faktor 7 leff (leff [m]) zu multiplizieren

Bei Flachdecken mit Stuumltzweiten uumlber 85 m die leichte Trennwaumlnde tragen

die durch uumlbermaumlszligige Durchbiegung beschaumldigt werden koumlnnten sind in

der Regel die Werte l d mit dem Faktor 85 leff (leff [m]) zu

multiplizieren

Die Beiwerte K die in Tab 74N der DIN EN 1992-1-1 angegeben sind duumlrfen

nur verwendet werden wenn bei durchlaufenden Bauteilen die benachbarten

Felder in etwa gleiche Stuumltzweiten haben (08 lt leff1leff2 lt 125)

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Seite 8

12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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Seite 9

2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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Seite 12

3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Seite 13

Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Seite 15

Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Seite 25

Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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12 Querbewehrung und konstruktive Durchbildung

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung sowie fuumlr die konstruktive Durchbildung

einachsig gespannter Platten ist DIN EN 1992-1-1 Kapitel 9311 (2) zu beachten

Fuumlr die erforderliche Querbewehrung gilt

ast ge as5 smaxslabs le 25cm

Hierin sind as [cm2m] Querschnitt der Haupttragbewehrung

ast [cm2m] Querschnitt der Querbewehrung

jeweils bezogen auf 10m Breite

smaxslabs maximale Stababstand der Querbewehrung

Fuumlr die Haupttragbewehrung gelten die folgenden maximalen Stababstaumlnde in

Abhaumlngigkeit von der Bauteildicke h

h ge 25cm smaxslabs le 25cm

h le 15cm smaxslabs le 15cm

Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

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Seite 9

2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 9

2 Sonderfaumllle der Plattenbemessung

21 Oumlffnungen (gemaumlszlig Heft 240 DAfStb)

Oumlffnungen sind erst ab einer bestimmten Groumlszlige bei der statischen Berechnung zu

beruumlcksichtigen Kleine Oumlffnungen mit cili le 02 koumlnnen hierfuumlr vernachlaumlssigt

werden (ci = Oumlffnungsgroumlszlige in Koordinatenrichtung x oder y li = Stuumltzweite in

Koordinatenrichtung x bzw y)

Bei kleineren Oumlffnungen werden die Zusatzbeanspruchungen die durch die

Oumlffnungen entstehen konstruktiv abgedeckt

Zulage Halbe

herausgeschnittene

Bewehrung der

entsprechenden

Richtung auf jeder

Seite der Oumlffnung

oben und unten

Groszlige Oumlffnungen muumlssen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

Dies geschieht in der Regel durch Beruumlcksichtigung innerhalb eines FEM-

Programmes

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22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Seite 16

Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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Seite 17

In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Seite 29

Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 10

22 Einzellasten bei einachsig gespannten Platten

Werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten beansprucht so tragen

auch neben der Einzellast liegende Plattenbereiche diese Last mit ab

Gemaumlszlig Heft 240 des DAfStb ermittelt man sich deshalb eine mitwirkende Breite

Diese ist abhaumlngig vom statischen System und der jeweils betrachteten

Schnittgroumlszlige

Bei der Ermittlung der maszliggebenden Lastaufstandsflaumlchen wird von einer

Lastausbreitung unter 45deg ausgegangen

Fuumlr die jeweilige Schnittgroumlszlige darf die Last dann auf die mitwirkende Breite nicht

breiter sein als die tatsaumlchliche mitwirkende Breite begrenzt durch den

Plattenrand

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Seite 13

Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Seite 14

Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Seite 15

Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Seite 20

Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Seite 21

Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Seite 25

Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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beff bei einer Einzellast auf einer einachsig gespannten Platte (DAfStb Heft 240)

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3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 12

3 Zweiachsig gespannte Platten

Bisher wurden einachsig gespannte Platten behandelt Diese tragen die auf sie

einwirkenden Lasten in einer Richtung ab Ob eine Platte als einachsig gespannt

berechnet wird haumlngt ab von

den Lagerungsbedingungen und

den Abmessungen im Grundriss

Die Abhaumlngigkeit von den Lagerungsbedingungen ist offensichtlich

Die Abhaumlngigkeit von den Abmessungen im Grundriss wird am Beispiel oben

deutlich Im mittleren Bereich traumlgt die Platte die Lasten einachsig ab

Die Grenze ab der in einem Bereich der Platte einachsiger Lastabtrag vorliegt ist

bei einem Stuumltzenverhaumlltnis lylx gt 2

Zweiachsig gespannte Platten tragen ihre Lasten in zwei Richtungen ab Durch

den zweiachsigen Lastabtrag steigt der Bauteilwiderstand erheblich

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Seite 13

Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Seite 37

Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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Seite 38

422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 13

Je nach Lagerungsart unterscheidet man

linienfoumlrmig gestuumltzte Platten und

punktfoumlrmig gestuumltzte Platten

31 Linienfoumlrmig gestuumltzte Platten

Folgende Lagerungsbedingungen sind bei zweiachsig gespannten linienfoumlrmig

gestuumltzten Platten denkbar

vierseitig gelenkige Lagerung

dreiseitige Lagerung mit einem freien Rand

zweiseitig uumlber Eck eingespannt

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Seite 29

Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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Seite 30

34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Seite 31

Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Eine zweiachsig gespannte Platte die an allen 4 Raumlndern gelagert ist verformt

sich bdquomuldenartigldquo Hierbei haben die Eckbereiche das Bestreben abzuheben

Dieses Phaumlnomen kann durch folgendes Tragmodell veranschaulicht werden

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Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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Seite 30

34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 15

Wird die Ecke am Abheben gehindert (Eckverankerung oder Auflast) so

entstehen im Eckbereich Momente in Diagonalrichtung mit Zug an der

Plattenoberseite Der senkrecht dazu verlaufende Tragstreifen hat Biegemomente

mit Zug an der Plattenunterseite

Berechnet man an jeder Stelle genau die Richtung der Biegemomente so erhaumllt

man folgenden Verlauf der Hauptmomente

Man erkennt dass die Hauptmomente nicht parallel zu den Raumlndern verlaufen

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Seite 20

Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Seite 21

Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Seite 28

Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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Seite 30

34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Seite 37

Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Fuumlr den Bereich der Plattenecken wurde schon eine anschauliche Erklaumlrung

gefunden Warum verlaufen jedoch in der ganzen Platte die Hauptmomente

bdquoschraumlgldquo

Hierzu stellen wir uns die Platte zunaumlchst vor als zwei lose aufeinander gelegte

Reihen von Balken in x- und y-Richtung

In diesen losen aufeinander gestapelten Reihen von Balken treten nur Momente

in x- und in y-Richtung auf Es entstehen keine Momente die schraumlg im x-y-

Koordinatensystem verlaufen

In einer Platte jedoch sind die Balken in x- und y-Richtung so miteinander

gekoppelt dass eine Durchbiegung eines x-Streifens die Verdrehung eines y-

Streifens bewirkt

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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Seite 38

422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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In den y-Streifen entstehen somit Torsionsmomente Diese Torsionsmomente

heiszligen in Platten bdquoDrillmomenteldquo Die Drillmomente bewirken dass in zweiachsig

gespannten Platten die Lasten nicht nur in x- und y-Richtung sondern auch

schraumlg dazu abgetragen werden

Fazit

bull In einer zweiachsig gespannten Platte bewirken die Drillmomente die

Abweichung der Hauptmomentenrichtungen von den x-y-Richtungen

bull Insbesondere in den Plattenecken werden die Drillmomente groszlig

bull Die Drillmomente bewirken eine deutliche Erhoumlhung des Tragwiderstandes der

Platte gegenuumlber einem Modell von unabhaumlngigen Balken in x- und y-Richtung

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bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Seite 36

Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 18

bull Zur Sicherstellung der Wirksamkeit der Drillmomente muumlssen die Plattenecken

gegen Abheben gesichert werden

rarr Eckverankerung

rarr ausreichende Auflast

bull Koumlnnen sich die Drillmomente nicht in voller Houmlhe ausbilden vergroumlszligern sich

die Feldmomente in x- und y-Richtung (Dies ist auszliger bei fehlender

Eckverankerung auch bei fehlender Drillbewehrung oder bei groumlszligeren

Aussparungen in den Ecken der Fall)

32 Zweiachsig gespannte Einfeldplatten

Die Schnittgroumlszligen drillsteifer 1-Feld-Platten koumlnnen mit Hilfe der Czerny-Tafeln

ermittelt werden

Diese existieren fuumlr verschiedene

Lagerungsbedingungen

Seitenverhaumlltnisse und

Belastungen

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Seite 21

Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Seite 29

Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Seite 31

Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 19

Mit Hilfe der Czerny-Tafeln koumlnnen auch die Drillmomente mxy ermittelt werden

Eine Bemessung fuumlr sie ist nicht erforderlich wenn folgende Regeln eingehalten

werden

In den Ecken wird eine parallel zu den Seiten verlaufende Bewehrung oben und

unten eingelegt die (oben und unten in x- und y-Richtung) der maximalen

Feldbewehrung entspricht In Ecken in denen ein frei aufliegender und ein

eingespannter Rand zusammenstoszligen ist die Haumllfte dieser Bewehrung

rechtwinklig zum freien Rand einzulegen

In den Czerny-Tafeln werden folgende Werte angegeben

Momente

Biegemomente mx und my

Drillmomente mxy in kNmm

Kraumlfte

Stuumltzkraumlfte an den Plattenraumlndern v

Querkraumlfte in der Platte v in kNm

Einzelkraft in der Ecke R von zwei zusammentreffenden gelenkig

gelagerten Raumlndern in kN

Durchbiegung in Plattenmitte f in mm

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Seite 20

Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Seite 25

Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Seite 27

Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Seite 28

Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 20

Folgende Indizes werden in den Czerny-Tafeln verwendet

m Plattenmitte

max Stelle des Maximalwertes

min Stelle des Minimalwertes

e Plattenecke

er eingespannter Rand (beliebige Stelle)

erm eingespannter Rand Mitte

ere eingespannter und freier Rand Ecke

fre freier und gelenkiger Rand Ecke

fr freier Rand (beliebige Stelle)

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Seite 21

Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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Seite 23

x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 21

Die Schnittgroumlszligen werden auf folgende Art ermittelt

Momente [kNmm]

Einzelkraft in der Ecke [kN]

Querkraumlfte Stuumltzkraumlfte [kNm]

Durchbiegung [m]

Mit Fd = Belastung

Tw = Tafelwert

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Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 22

Koumlnnen sich die Drillmomente nicht wie in den Czerny-Tafeln unterstellt in voller

Houmlhe einstellen (zB durch fehlende Auflast in den Ecken groszlige Durchbruumlche in

den Ecken) so muumlssen die Feldmomente vergroumlszligert werden Angaben zu den

Vergroumlszligerungsfaktoren in Abhaumlngigkeit vom Seitenverhaumlltnis lylx enthaumllt DAfStb

Heft 240

Vernachlaumlssigt man die Drillsteifigkeit der Platte voumlllig so ergibt sich ein System

senkrecht zueinander verlaufender Plattenstreifen Die Bedingung welche

Lastanteile in welcher Richtung abgetragen werden ergibt sich aus der

Bedingung dass die Durchbiegung der Mittelstreifen in Feldmitte gleich sein

muss

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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Seite 30

34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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x yf f

Zudem gilt qx + qy = q

Durch Einsetzen ergibt sich

bzw

Die Momente in x- und y-Richtung errechnen sich aus

xx x

l sup2max m q

8 und y

y y

l sup2max m q

8

Dieses Verfahren wird als Streifenkreuzverfahren nach Marcus bezeichnet Die

Lastverteilungszahlen k1 und k2 sind fuumlr verschiedene Lagerungsarten vertafelt

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33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 24

33 Durchlaufende Plattensysteme

Im Allgemeinen spannen Platten uumlber mehrere Felder In der Regel werden die

Schnittgroumlszligen solcher Plattensysteme computergestuumltzt berechnet Bei

regelmaumlszligigen Systemen koumlnnen alternativ Naumlherungsverfahren verwendet

werden

331 Belastungsumordnungsverfahren

Dieses Verfahren ist beschraumlnkt auf Plattensysteme mit einem

Stuumltzweitenverhaumlltnis

benachbarter Platten von min l

075max l

Analog zu Stabtragwerken ergeben sich die betragsmaumlszligig groumlszligten Feld- und

Stuumltzmomente wenn alle Felder mit g und die dargestellten Felder

bdquoschachbrettartigldquo mit q belastet werden

Feldmomente Stuumltzmomente

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Seite 31

Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Beim Belastungsumordnungsverfahren muumlssen nun die maximalen Feld- und

Stuumltzmomente die sich fuumlr diese Lastanordnung ergeben aus je 2 Lastgruppen

ermittelt werden

Feldmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Uumlber der Stuumltzung ergibt sich (nahezu) eine waagerechte Tangente

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Die Verformungslinie entspricht der einer frei drehbaren Lagerung

rarr Die Feldmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Stuumltzmomente

Belastung aller Felder mit q

q g2

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen daher ersatzweise fuumlr jedes Feld an einer

Einfeldplatte mit starrer Einspannung aller Raumlnder ermittelt werden (siehe

Feldmomente)

Schachbrettartige Belastung mit q

q2

Ersatzsystem fuumlr diesen Lastfall

Es ergibt sich an der betrachteten Stuumltzung eine horizontale Tangente und an

allen anderen Stuumltzungen eine Verformung wie bei frei drehbarer Lagerung

rarr Die Stuumltzmomente koumlnnen an einer Einfeldplatte mit Einspannung an der

betrachteten Stuumltzung und ansonsten gelenkiger Lagerung ermittelt werden

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Bei unterschiedlichen Feldlaumlngen ergeben sich fuumlr das Stuumltzmoment

unterschiedliche Werte je nachdem ob die Platte links von der Stuumltzung oder

rechts davon betrachtet wird Als Bemessungsmoment wird das arithmetische

Mittel beider Werte verwendet

Stuumltzelinks Stuumltzerechtsm mm

2

Fuumlr Feldmomente und Stuumltzmomente sind jeweils die Werte beider Lastgruppen

q und q zu addieren

332 Verfahren PieperMartens

Bei groumlszligeren Stuumltzweitenunterschieden liefert das Belastungsumordnungs-

verfahren ungenaue Ergebnisse

In diesen Faumlllen wird das Verfahren nach PieperMartens angewendet

Es gilt unter folgenden Voraussetzungen

Belastung nur durch konstante Gleichlasten

Nutzlast nicht groumlszliger als die zweifach Eigenlast

Wiederum wird unterschieden in Feldmomente und Stuumltzmomente

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Feldmomente

Im Allgemeinen duumlrfen als Bemessungsmomente in den Feldern die Momente

verwendet werden die sich fuumlr Vergleichseinfeldplatten mit 50 Einspannung

ergeben

Man ermittelt also die Momente mit Hilfe der Czerny-Tafeln fuumlr Volleinspannung

an den Innenstuumltzungen und fuumlr allseitig gelenkige Lagerungen und mittelt diese

Werte

PieperMartens haben Tabellen zusammengestellt in denen fuumlr verschiedene

Lagerungsarten bereits die Werte fuumlr 50ige Einspannung angegeben sind

Stuumltzmomente

Als Bemessungswert des Stuumltzmomentes wird wie zuvor im Belastungsumord-

nungsverfahren das arithmetische Mittel der Volleinspannmomente links und

rechts der Stuumltzung verwendet

Hierbei ist jedoch folgendes zu beachten

Es ist mindestens fuumlr 75 des groumlszligeren Einspannmomentes zu

bemessen

Bei sehr groszligen Stuumltzweitenunterschieden (l1l2 gt 5) wird das

Volleinspannmoment des groumlszligeren Feldes verwendet

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34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 30

34 Auflagerkraumlfte

Die Auflagerkraumlfte von zweiachsig gespannten Platten werden iA nicht nach der

Plattentheorie ermittelt Stattdessen werden sie naumlherungsweise ermittelt indem

die Platte in dreiecks- und trapezfoumlrmige Lasteinzugsflaumlchen zerlegt werden

Hierbei gelten folgende Regeln

An den Ecken an denen Raumlnder gleichartiger Stuumltzungen zusammentreffen

(beide gelenkig oder beide eingespannt) wird ein Winkel von 45deg

angenommen

An den Ecken an denen ein gelenkiger und ein eingespannter Rand

aufeinander stoszligen wird ein Winkel von 60deg zum eingespannten Rand

angenommen

Die sich ergebende Linienlast hat im Allgemeinen einen polygonalen Verlauf

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Seite 31

Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 31

Bei der Bemessung des als Auflager dienenden Unterzuges bzw der als Auflager

dienenden Wand besteht nun die Moumlglichkeit

den genauen polygonalen Verlauf anzusetzen oder

eine Gleichstreckenlast mit der Maximalordinate anzusetzen

Aus Vereinfachungsgruumlnden wird in der Praxis ia die zweite Moumlglichkeit gewaumlhlt

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Seite 32

4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Seite 36

Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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4 Bewehren mit Betonstahlmatten

Betonstahlmatten bestehen aus einem Netz rechtwinklig zueinander verlaufender

Bewehrungsstaumlbe die an den Kreuzungspunkten miteinander verschweiszligt sind

Sie werden uumlberwiegend zur Bewehrung flaumlchenartiger Bauteile (Platten Waumlnde)

eingesetzt Hierbei sind sie wegen der geringeren Verlegekosten gegenuumlber

Stabstahl wirtschaftlich

Sie werden in 2 Hauptgruppen unterteilt

Lagermatten

Matten mit festgelegtem Aufbau und standardisierten Abmessungen die

beim Baustahlhaumlndler abgerufen werden koumlnnen

Nichtlagermatten

Matten die projektbezogen fuumlr den Besteller gefertigt werden

Lagermatten

Lagermatten haben folgende Abmessungen

Laumlnge L = 60m

Breite B = 230m oder 235m

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Seite 33

Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Fuumlr Lagermatten genuumlgt eine Kurzbezeichnung bestehend aus einem Buchstaben

(Mattenart) und einer Zahl (100-facher Stahlquerschnitt in cmsup2m) Auszligerdem wird

noch die Duktilitaumltsklasse (A B) angehaumlngt

z B Q 335 A (335cmsup2m)

R 257 A (257cmsup2m)

Q-Matten weisen in beiden Richtungen den gleichen Querschnitt auf und eignen

sich daher besonders fuumlr Quadratplatten

R-Matten haben den Stahlquerschnitt nur in einer Richtung und senkrecht dazu

lediglich die fuumlr die Querrichtung von einachsig spannenden Platten erforderlichen

20 Sie eignen sich besonders fuumlr Rechteckplatten

N-Matten werden fuumlr nichtstatische Zwecke verwendet (Schwindbewehrung in

Estrichen)

Nichtlagermatten

Unterscheidung in Listenmatten und Zeichnungsmatten

Listenmatten koumlnnen unter Beruumlcksichtigung gewisser vorrangig zu verwendender

Stabdurchmesser und Stababstaumlnde frei zusammengestellt werden Sie haben

eine laumlngere Lieferzeit als Lagermatten Sie koumlnnen mit groumlszligeren Abmessungen

und mit groumlszligeren Stahlquerschnitten als Lagermatten geliefert werden (L le 120m

B le 30m as le 226cmsup2m)

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Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 34

Fuumlr Zeichnungsmatten muss zur eindeutigen Beschreibung eine Zeichnung

angefertigt werden Sie werden selten eingesetzt

41 Verankerung von Betonstahlmatten

Grundsaumltzlichen gelten die gleichen Regelungen wie fuumlr Betonstabstahl

Haumlufig werden in Betonstahlmatten jedoch Doppelstaumlbe verwendet In diesem Fall

ist fuumlr die Berechnung der Verankerungslaumlngen der Vergleichsdurchmesser zu

verwenden

42 Stoumlszlige von Betonstahlmatten

421 Stoumlszlige der Hauptbewehrung

Bei der Ausbildung von Uumlbergreifungslaumlngen wird unterschieden in Ein-Ebenen-

Stoumlszlige und Zwei-Ebenen-Stoumlszlige

Verschraumlnkung von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

Zwei-Ebenen-Stoszlig von Betonstahlmatten (Laumlngsschnitt)

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Seite 35

Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Ein-Ebenen-Stoszlig

Ein-Ebenen-Stoumlszlige werden in der Regel nur bei Listenmatten ausgefuumlhrt bei

denen der Uumlberstand der Tragstaumlbe uumlber den letzten Querstab so lang gewaumlhlt

wird dass ein Uumlbergreifungsstoszlig moumlglich ist In diesem Fall koumlnnen die Matten

ineinander geschoben werden so dass die zu stoszligenden Staumlbe nebeneinander

liegen

Bei Lagermatten koumlnnen Ein-Ebenen-Stoumlszlige nur mit gedrehten Matten ausgefuumlhrt

werden

Uumlblicherweise werden wegen der angeschweiszligten Querstaumlbe Zwei-Ebenen-

Stoumlszlige ausgefuumlhrt

1 1

Die Uumlbergreifungslaumlnge l0 bei verschraumlnkten Betonstahlmatten wird gemaumlszlig DIN

EN 1992-1-1 873 wie fuumlr Stabstahl ermittelt

l0 = α1∙ α2 ∙ α3 ∙ α5 ∙ α6 ∙ lbrqd ge l0min

Guumlnstige Auswirkungen der Querstaumlbe sollten mit α3 = 10 vernachlaumlssigt werden

l0min ge max 03middotα1middotα6 middotlbrqd 15middotOslash 200 mm squer

squer = Abstand der Querbewehrung bei Matten

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Tab 83 Beiwert α6 fuumlr die Uumlbergreifungslaumlnge

Stoszlig Stab-Oslash Stoszliganteil einer Bewehrungslage

le 33 gt 33

Zug lt 16 mm 12 a 14 a

ge 16 mm 14 a 20 b

Druck alle 10 10

Wenn die lichten Stababstaumlnde a ge 8 Oslash (Bild 87) und der Randabstand in der Stoszligebene c1 ge 4 Oslash (Bild 83) eingehalten werden darf der Beiwert a6 reduziert werden auf

a a6 = 10

b a6 = 14

Bild 87 Benachbarte Stoumlszlige

Bei mehrlagiger Bewehrung sind in der Regel die Stoumlszlige der einzelnen Lagen

mindestens um die 13fache Uumlbergreifungslaumlnge l0 in Laumlngsrichtung

gegeneinander zu versetzen

Zwei-Ebenen-Stoszlig

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as le 120cmsup2m duumlrfen

ohne Laumlngsversatz ausgefuumlhrt werden

Tragstoumlszlige von Matten mit einem Bewehrungsquerschnitt as gt 120cmsup2m duumlrfen

nur bei mehrlagiger Bewehrung ausgefuumlhrt werden Hierbei muss die gestoszligene

Matte in der inneren Lage liegen und der Stoszliganteil darf maximal 60 des

gesamten Bewehrungsquerschnittes betragen

Bei Betonstahlmatten mit Zwei-Ebenen-Stoszlig muumlssen in der Regel die Stoumlszlige der

Hauptbewehrung generell in Bereichen liegen in denen die Stahlspannung im

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Seite 37

Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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Seite 38

422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit nicht mehr als 80 des Bemessungswerts der

Stahlfestigkeit betraumlgt Wird dies nicht eingehalten ist die statische Nutzhoumlhe bei

der Berechnung des Biegewiderstands fuumlr die am weitesten von der Zugseite

entfernte Bewehrungslage zu bestimmen

Zwei-Ebenen-Stoumlszlige ohne buumlgelartige Umfassung sind zulaumlssig wenn der zu

stoszligende Mattenquerschnitt as le 6 cm2m betraumlgt

Eine zusaumltzliche Querbewehrung im Stoszligbereich ist nicht erforderlich

Die Uumlbergreifungslaumlnge darf folgenden Wert nicht unterschreiten

mit lbrqd der Grundwert der Verankerungslaumlnge

α7 der Beiwert Mattenquerschnitt α7 = 04 + aSvorh 8 mit 10 le α7 le 20 aSvorh die vorhandene Querschnittsflaumlche der Bewehrung im betrachteten Schnitt in cm2m

l0min der Mindestwert der Uumlbergreifungslaumlnge mit l0min = 03 α7 lbrqd ge sq ge 200 mm

sq der Abstand der angeschweiszligten Querstaumlbe

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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422 Stoumlszlige der Querbewehrung

Uumlbergreifungsstoszlig der Querbewehrung

Fuumlr die Querbewehrung von Matten gelten folgende Mindestuumlbergreifungslaumlngen

Stabdurchmesser (mm) Uumlbergreifungslaumlnge

Oslash le 6 ge 150 mm jedoch mindestens 1 Mattenmasche

6 lt Oslash le 85 ge 250 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

85 lt Oslash le 12 ge 350 mm jedoch mindestens 2 Mattenmaschen

Oslash gt 12 ge 500 mm ge 2 Mattenmaschen

Die Querbewehrung darf vollstaumlndig in einem Schnitt gestoszligen werden

Innerhalb der Uumlbergreifungslaumlnge zweier Staumlbe der Querbewehrung muumlssen in

der Regel mindestens zwei Staumlbe der Hauptbewehrung vorhanden sein

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 39

5 Stuumltzen - Bemessung von Bauteilen bei uumlberwiegender

Druckbeanspruchung

Bei Bauteilen die durch eine Druckkraft (+ evtl ein kleines Biegemoment)

beansprucht werden liefern die bisher verwendeten Bemessungsverfahren keine

sinnvolle Bewehrung Bei solchen Bauteilen (Stuumltzen) ordnet man eine

symmetrische Bewehrung an (ua auch wegen der Verwechslungsgefahr auf der

Baustelle)

Mittige Laumlngsdruckkraft

Die Tragfaumlhigkeiten des Betonquerschnitts und des Stahlquerschnitts werden

addiert

NEd le NRd

Mit NRd = Ac fcd + As fyd

Die Verminderung des tatsaumlchlich vorhandenen Betonquerschnitts durch die

Bewehrung bleibt unberuumlcksichtig Bei hochfestem Beton (ab C5567) sollte diese

Verminderung jedoch beruumlcksichtigt werden

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 40

Druckkraft mit geringer Ausmitte

( Druckkraft + kleines Biegemoment)

Zur Bemessung werden Interaktions-

diagramme verwendet Diese

Diagramme existieren fuumlr

verschiedene Querschnittstypen (Rechteck Kreis) und verschiedene

Bewehrungsanordnungen (uumlber Umfang verteilt nur in den Ecken etc)

Die Eingangswerte sind die bezogenen Schnittgroumlszligen

Druckkraumlfte mit negativem Vorzeichen in die Gleichung einsetzen

Mit diesen Eingangswerten liest man aus dem Diagramm den

Gesamtbewehrungsgrad tot ab

51 Bauliche Durchbildung von Stuumltzen

Dieser Abschnitt gilt fuumlr Stuumltzen bei denen die groumlszligere Abmessung h das 4fache

der kleineren Abmessung b nicht uumlberschreitet

Fuumlr Stuumltzen mit Vollquerschnitt die vor Ort (senkrecht) betoniert werden darf die

kleinste Querschnittsabmessung 200 mm nicht unterschreiten

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Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Seite 55

Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

Massivbau II

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 41

Die Laumlngsbewehrung von Stuumltzen darf nicht mit Durchmessern kleiner als 12 mm

ausgefuumlhrt werden In Rechteckquerschnitten (bzw polygonalen Querschnitten)

muss in jeder Ecke mindestens ein Stab liegen In Kreisquerschnitten muumlssen

mindestens 6 Staumlbe angeordnet werden

Der Abstand der Laumlngsstaumlbe darf nicht groumlszliger sein als 30 cm (Ausnahme

bei b le 40cm und h le 40cm genuumlgt je ein Stab in den Ecken)

Die Mindestlaumlngsbewehrung betraumlgt

Die Houmlchstbewehrung betraumlgt 9 des Stuumltzenquerschnitts smax cA 009 A

auch im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen

Die Buumlgelbewehrung hat die Aufgabe die Laumlngsbewehrung gegen Ausknicken zu

sichern Somit ist der Abstand und der Mindestdurchmesser der Buumlgelbewehrung

abhaumlngig vom Durchmesser der Laumlngsbewehrung

uuml4

6

uuml

12

300

In jeder Ecke duumlrfen maximal 5 Laumlngsstaumlbe durch einen Buumlgel gehalten werden

Nur Laumlngsstaumlbe deren Abstand zur Ecke le 15 dsBuuml betraumlgt werden durch den

Buumlgel gesichert Sind pro Ecke mehr als 5 Laumlngsstaumlbe vorhanden oder sind

Laumlngsstaumlbe vorhanden deren Abstand zur Ecke gt 15 dsBuuml ist so sind

Zwischenbuumlgel oder S-Haken (houmlchstens im doppelten Abstand der Buumlgel)

anzuordnen

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 42

Buumlgelabstaumlnde sind mit dem Faktor 06 zu verringern

- Ober- und unterhalb von Knotenpunkten (Balken oder Platten) die engeren

Buumlgelabstaumlnde gelten auf einer Laumlnge die der groumlszligeren Querschnitts-

abmessung der Stuumltze entspricht

- im Bereich von Uumlbergreifungsstoumlszligen uumlber die Stoszliglaumlnge wenn dsl 14mm es

sind aber mindestens 3Staumlbe uumlber die Stoszliglaumlnge anzuordnen

Bild 89 Querbewehrung fuumlr Uumlbergreifungsstoumlszlige von Druckstaumlben

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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Seite 44

52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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Seite 45

53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Seite 55

Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 43

Ein Stab der Querbewehrung muss auszligerhalb

des Stoszligbereiches jedoch nicht weiter als 4Oslash

von den Enden des Stoszligbereiches entfernt

liegen

Endet der Fuszligbereich des Uumlbergreifungsstoszliges

auf einer Betonplatte wird der Querzug aus der

Stirndruckkraft des oberhalb endenden

Druckstabes durch die Deckenplatte

aufgenommen

Die erforderliche Querbewehrung ist in der Regel

im Anfangs- und Endbereich der

Uumlbergreifungslaumlnge zu konzentrieren

Fuumlr Durchmesser der gestoszligenen Staumlbe ge 20mm ist insgesamt eine

Querbewehrung anzuordnendie groumlszliger als die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes ist sumAst ge 10 As

Ast Gesamtquerschnittsflaumlche der

Querbewehrung

As - die Querschnittsflaumlche eines

gestoszligenen Stabes

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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52 Imperfektion der Einzelstuumltzen

Fuumlr die Ermittlung der Schnittgroumlszligen von Bauteilen und Tragwerken sind die

unguumlnstigen Auswirkungen moumlglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie

zu beruumlcksichtigen

Imperfektionen muumlssen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit als Schiefstellung des

Tragwerks mit vertikaler Belastung angesetzt werden

θi = θo middot αh middot αm

Dabei ist

θo der Grundwert = 1 200

αh der Abminderungsbeiwert fuumlr die Houmlhe

0 le

αm Abminderungswert fuumlr die Anzahl der Bauteile

bei Einzelstuumltzen αm = 1

l tatsaumlchliche Laumlnge der Einzelstuumltze

Bei Einzelstuumltzen duumlrfen die Auswirkungen der Imperfektionen als Lastausmitte ei

beruumlcksichtigt werden

ei = θ i middot l0 2 wobei l0 die Knicklaumlnge ist

Bei Waumlnden und Einzelstuumltzen in ausgesteiften Systemen darf vereinfacht immer

ej = lo 400 verwendet werden (entspricht αh = 1)

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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53 Bemessung fuumlr Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung

Ab einer gewissen Schlankheit muumlssen die Verformungen von auf Druck

beanspruchten Bauteilen bei der Schnittgroumlszligenermittlung beruumlcksichtigt werden

rarr Theorie II Ordnung

Diese Schnittgroumlszligenermittlung kann mit Hilfe von Computerprogrammen erfolgen

Fuumlr Handberechnungen gibt der EC 2-1-1 ein vereinfachtes Verfahren auf der

Grundlage der Nennkruumlmmung an

Tragwerke duumlrfen als unverschieblich angesehen werden wenn ausreichend

aussteifende Waumlnde und Kerne vorhanden sind Dies wird uumlberpruumlft mit Hilfe der

sog Labilitaumltszahlen Anderenfalls muumlssen sie als verschieblich angesehen

werden Die Grundlage des Verfahrens mit Nennkruumlmmung zur Berechnung der

Schnittgroumlszligen nach Theorie II Ordnung bildet die Ersatzstablaumlnge l0 Diese kann

mit Hilfe des Beiwertes ermittelt werden welcher wiederum in Abhaumlngigkeit der

Lagerungsart mit Hilfe von Diagrammen ermittelt wird

Mit Hilfe von l0 ergibt sich dann die Schlankheit

Dabei ist

i der Traumlgheitsradius des ungerissenen Betonquerschnitts

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Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 46

Beispiele verschiedener Knickfiguren und der entsprechenden Knicklaumlngen von

Einzelstuumltzen (Euler-Faumllle)

Im Massivbau vergroumlszligern sich die Ersatzstablaumlngen durch Biegerissbildung der

Riegel und Stuumltzen

Durch Vergleich der Schlankheit eines zu bemessenden Bauteils mit

Grenzschlankheiten wird entschieden ob Auswirkungen nach Theorie II Ordnung

bei der Bemessung zu beruumlcksichtigen sind

41025lim nfuumlr

41016lim nfuumlrn

mit cdc

Ed

fA

Nn

531 Verfahren mit Nennkruumlmmung Dieses Naumlherungsverfahren eignet sich vor allem fuumlr Einzelstuumltzen mit konstanter

Normalkraftbeanspruchung und einer definierten Knicklaumlnge l0 Mit dem

Verfahren wird ein Nennmoment mit einer Verformung nach Theorie II Ordnung

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

Massivbau II

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

Massivbau II

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 47

berechnet die auf der Grundlage der Knicklaumlnge und einer geschaumltzten

Maximalkruumlmmung ermittelt wird

Das Bemessungsmoment ist

MEd = M0Ed + M2

M0Ed das Moment nach Theorie I Ordnung einschlieszliglich der

Auswirkungen der Imperfektion

= (e0 + ei ) middot NED

MEd0 Bemessungsmoment nach Theorie 1 Ordnung

M2 das Nennmoment nach Theorie II Ordnung

= NEd middot e2

Es wird eine Gesamtausmitte der Normalkraft berechnet

etot = e0 + ei + e2

e0 planmaumlszligige Lastausmitte nach Theorie I Ordnung

Fuumlr unverschieblich gehaltene Stuumltzen die elastisch eingespannt sind und keine

Querlasten haben werden die Stabendmomente nach Theorie 1 Ordnung durch

ein aumlquivalentes Moment M0e nach Theorie 1 Ordnung ersetzt

M0e = e0e middot NEd

e0e = 06 middot e02 + 04 middot e01 ge 04 middot e02 mit

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ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 48

ei ungewollte zusaumltzliche Lastausmitte (Imperfektion)

e2 zusaumltzliche Lastausmitte infolge Theorie II Ordnung e2 die Verformung = K1 middot (1 r) middot

Fuumlr Druckglieder mit Schlankheiten 25 le λ le 35 wird die Verformung e2 mit dem

interpolierenden Faktor K1 multipliziert

K1 = λ 10 - 25 fuumlr λ ge 35 sonst K1 = 10

l0 die Knicklaumlnge

c Beiwert zum Kruumlmmungsverlauf Bei konstantem Querschnitt

c = 10 ( asymp π2)

Bei Bauteilen mit konstanten symmetrischen Querschnitten (einschlieszliglich

Bewehrung) wird die Kruumlmmung wie folgt ermittelt

1r = Kr middot Kφ middot 1r0

In Gleichungen des EC2-1 2011-01 sind Druckkraumlfte mit positivem Vorzeichen

einzusetzen

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 49

Dabei ist

Kr ein Beiwert in Abhaumlngigkeit von der Normalkraft

= (nu ndash n) (nu ndash nbal) le 1

n = NEd (Ac middot fcd ) die bezogene Normalkraft

nu = 1 + ω

ω = As middot fyd (Ac middot fcd )

Zur Berechnung von nu muss also vorab die Bewehrung geschaumltzt werden

nbal = 04 der Wert von n bei maximaler Biegetragfaumlhigkeit

Kφ ein Beiwert zur Beruumlcksichtigung des Kriechens

Kriechauswirkungen duumlrfen vernachlaumlssigt werden wenn die Stuumltzen an beiden

Enden monolithisch mit lastabtragenden Bauteilen verbunden sind oder wenn

bei verschieblichen Tragwerken die Schlankheit des Druckgliedes λlt 50 und

gleichzeitig die bezogene Lastausmitte eo h gt 2 (M0Ed NEd gt 2h) ist

1 r0 = εyd (045 middot d)

εyd = fyd Es

d die statische Nutzhoumlhe

Hat man die Gesamtausmitte etot = e0 + ei + e2 ermittelt so wird mit Hilfe der

Interaktionsdiagramme eine Bemessung durchgefuumlhrt fuumlr

NEd und MEd = NEd middot etot = NEd middot (e0 + ei + e2)

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Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 50

Bemessungshilfsmittel

Auf Basis des Verfahrens mit Nennkruumlmmung sind Bemessungshilfsmittel

entwickelt worden In diesen Diagrammen sind die Auswirkungen nach Theorie II

Ordnung beruumlcksichtigt

Die Eingangswerte fuumlr diese Diagramme stellen daher die Schnittgroumlszligen nach

Theorie I Ordnung dar

Es existieren 2 Typen von Bemessungshilfsmitteln die gleichwertig sind

μ - Nomogramme

eh ndash Diagramme

Druckkraumlfte sind hier mit negativem Vorzeichen in die Gleichungen einzusetzen

Zu beachten

Beide Diagrammtypen sind vor Jahren fuumlr die Anwendung im Rahmen einer

aumllteren Version von Eurocode 2 entwickelt worden Nach dieser Fassung des

EC2 berechnet man die zulaumlssige Druckspannung von Beton mit ckcd

c

ff

d h

ohne den Dauerstandsbeiwert 085

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Seite 51

6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Seite 52

Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Seite 54

Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Seite 55

Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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Seite 56

(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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6 Rahmen

Rahmen sind aus Einzelstaumlben zusammengesetzte Tragwerke Durch biegesteife

Verbindung der Stuumltzen mit dem Riegel wird die Rahmenwirkung erzeugt

Gemaumlszlig EC2-1 wird zwischen ausgesteiften und unausgesteiften Rahmen

unterschieden je nachdem ob aussteifende Bauteile (Kerne oder massive

Wandscheiben) vorhanden sind

In ausgesteiften Rahmen duumlrfen bei Innenstuumltzen die Biegemomente aus

Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn das Stuumltzenverhaumlltnis

benachbarter Felder in den Grenzen 05 le leff1leff2 le 20 liegt Die Riegel solcher

ausgesteifter Rahmen werden als frei drehbar gelagerte Durchlauftraumlger

berechnet

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Wird die Einspannung des Riegels in die Randstuumltzen rechnerisch vernachlaumlssigt

so muss sie bei der Konstruktiven Durchbildung beruumlcksichtigt werden (25 des

benachbarten Feldmomentes sind als Einspannmoment anzusetzen)

Fuumlr die Riegel kann die Randeinspannung bei der Schnittgroumlszligenermittlung

beruumlcksichtigt werden Alternativ koumlnnen die Randeinspannmomente auch nur

konstruktiv abgedeckt werden

Fuumlr die Randstuumltzen muss die Wirkung der Randeinspannung beruumlcksichtigt

werden

Im Allgemeinen geschieht dies mit Hilfe von EDV-Programmen Fuumlr

Handrechnungen steht das sogenannte co-cu-Verfahren zur Verfuumlgung (siehe Heft

240 des DAfStb)

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 53

61 Randeinspannung nach dem co-cu-Verfahren

Randstuumltzen die biegesteif mit einem Unterzug oder einer Decke verbunden sind

muumlssen fuumlr Biegung mit Normalkraft bemessen werden

Als Beispiel betrachtet man das Endfeld eines Rahmens mit dem anschlieszligenden

Riegel (Ib lb) der Stuumltze unten (Icol1 lcol1) und der Stuumltze oben (Icol2 lcol2)

Fuumlr dieses System wird nun zunaumlchst fuumlr eine Riegelbelastung das zugehoumlrige

Volleinspannmoment ermittelt (also zB fuumlr eine Gleichstrecken-last)

Im naumlchsten Schritt wird dieses Volleinspannmoment auf die am Knoten

anschlieszligenden Staumlbe entsprechend ihrer Steifigkeiten verteilt Es ergibt sich fuumlr

das Riegelmoment somit

Wobei ku = Icol1 lcol1 ko = Icol2 lcol2 kb = Ib lb

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Im co-cu-Verfahren werden anstelle der Stabsteifigkeiten die Verhaumlltniswerte der

Stuumltzensteifigkeiten zur Riegelsteifigkeit verwendet also

Wenn man alle Terme durch kb dividiert so ergibt sich hierfuumlr das

Einspannmoment Mb

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Seite 58

Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Die in Heft 240 angegebene Naumlherungsloumlsung beruumlcksichtigt zusaumltzlich den

Einfluss von Verkehrslasten in den anschlieszligenden Feldern

Gleichung (1) geht davon aus dass am Knoten 2 eine Volleinspannung vorliegt

dass sich der Knoten also nicht verdreht

Fehlt im Nachbarfeld jedoch die Verkehrslast so stimmt diese Annahme nicht

mehr rarr der Knoten verdreht sich Dieser Effekt wird durch die in Heft 240

angegebene Gleichung beruumlcksichtigt

Dieses Riegelmoment verteilt sich entsprechend der Steifigkeiten auf die

anschlieszligenden Stuumltzen

(0) ucol1 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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(0) ocol2 b

o u

c qM M (3 )

3 (c c ) 25 g q

Es ist zu beachten dass das co-cu-Verfahren fuumlr mehrfeldrige Rahmensysteme

deren Stuumltzweiten stark voneinander abweichen unbrauchbare Ergebnisse liefert

62 Bauliche Durchbildung von Rahmenknoten und Rahmenecken

Rahmenecken und Rahmenknoten sind Stellen an denen

die Tragwerksachse ihre Richtung aumlndert

mehrere Staumlbe biegesteif miteinander verbunden sind

Bei Rahmenknoten existieren auszliger den Schnittgroumlszligen der Stabstatik noch Zug-

und Druckkraumlfte die aus der Umlenkung der inneren Kraumlfte entstehen

Die Tragfaumlhigkeit der Rahmenknoten wird von diesen zusaumltzlichen

Beanspruchungen entscheidend beeinflusst

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Seite 57

Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Vollstaumlndige und praumlzise Darstellung der Stabwerkmodelle folgt spaumlter

621 Rahmenecken mit negativem (schlieszligendem) Moment

Die Biegebemessung sowohl fuumlr den Riegel als auch fuumlr den Stiel erfolgt fuumlr die

Schnittgroumlszligen am jeweiligen Anschnitt Die Zugbewehrung muss mit ausreichend

groszligem Biegerollendurchmesser gebogen werden (Mindestwerte gemaumlszlig EC2-1

Tabelle NA 81) um Spaltrisse zu vermeiden Haben Riegel und Stiel in etwa die

gleiche Nutzhoumlhe so stellen sich die Kraumlfte gemaumlszlig dem folgenden

Stabwerkmodell ein

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Haumlufig ist jedoch die Nutzhoumlhe des Riegels deutlich groumlszliger als die

anschlieszligenden Stuumltzen In diesem Fall stellt sich ein anderer Kraumlfteverlauf ein

der mit folgendem Stabwerkmodell veranschaulicht werden kann

Es entstehen in diesem Fall horizontale Zugkraumlfte uumlber die gesamte Knotenhoumlhe

Die Biegezugbewehrung wird im Regelfall oberhalb der Betonierfuge im Bereich

des Riegels mit der Uumlbergreifungslaumlnge ls gestoszligen

Die Buumlgelbewehrung des Riegels dient als Querbewehrung im Bereich des

Uumlbergreifungsstoszliges (siehe EC2-1 874) Im unmittelbaren Knotenbereich wird

die Buumlgelbewehrung in Form von lotrechten Buumlgeln ausgefuumlhrt und uumlber die

horizontale Betonierfuge hinausgefuumlhrt

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkraft sind horizontale Steckbuumlgel einzubauen

die mindestens dem Querschnitt der anschlieszligenden Buumlgelbewehrung

entsprechen und ab Stuumltzinnenkante mit lb verankert werden

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 59

Der Buumlgelabstand sollte auf einer Laumlnge von 109 h im Riegel und

209 h in der

Stuumltze (jeweils gemessen von Anschnitt) aus s le 10 cm beschraumlnkt werden Die

Betonfestigkeitsklasse sollte fuumlr Rahmen generell C2530 betragen

622 Rahmenecken mit positivem (oumlffnendem) Moment

An der inneren einspringenden Ecke muss die Zugkraft um 90deg umgeleitet

werden an der aumluszligeren Seite muumlssen die Druckkraumlfte umgeleitet werden

Folgende Stabwerkmodelle eignen sich zur Veranschaulichung des

Kraumlfteverlaufs

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 60

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit kleinem Moment - l 04 )

(guumlltig fuumlr Rahmenecken mit groszligem Moment - l 04 )

oder

Unuumlblich

oder

z1 = 03 z z2 = 05 z z3 = 03 z z = Zugkraft aus Biegebemessung

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Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

Massivbau II

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 61

Bis zu einem Abstand d1 (d1 = Nutzhoumlhe der Stuumltze) gemessen vom Anschnitt

bzw d2 (d2 = Nutzhoumlhe des Riegels) sollte wiederum eng verbuumlgelt werden (s le

10 cm) Im unmittelbaren Knotenbereich werden hierfuumlr wieder Steckbuumlgel

eingesetzt

Uumlblicherweise sind Rahmenecken fuumlr positive und negative Momente zu

bewehren (infolge g + q und infolge w)

Alternativ zur Schraumlgbewehrung kann eine Erhoumlhung der Biegezugbewehrung As1

und As2 um 50 vorgenommen werden

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

Massivbau II

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

Massivbau II

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

Massivbau II

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 62

623 Rahmenendknoten

Im Rahmenendknoten wechselt das Vorzeichen des Stuumltzenmomentes Die

Biegedruckkraft muss deshalb innerhalb der Riegelhoumlhe umgeleitet werden

Hieraus resultiert die sogenannte Knotenquerkraft Vjh

Diese Knotenquerkraft wird der Tragfaumlhigkeit des Knotens gegenuumlber gestellt Es

wird unterschieden in eine Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit mit und ohne Buumlgel

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Seite 63

Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Ohne Buumlgel

Hierin ist

= Schubschlankheit

beff = effektive Knotenbreite

Mit Buumlgel

Hierin ist

ckcd

c

ff

EC2

Asjeff = effektive Steckbuumlgelbewehrung (Bereich zwischen Riegeldruckzone und

Knotenoberkante)

N N1 N2

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 64

rarr Einfluss der Stuumltzennormalkraft auf die Knotentragfaumlhigkeit

rarr Einfluss der Schubschlankheit

Folgende Konstruktionsregeln sind zu beachten

Wegen des Vorzeichenwechsels des Stuumltzmomentes muss die

Stuumltzenbewehrung innerhalb des Knotens verankert werden (ggf unter

Verwendung von Zulagen wenn die Riegelhoumlhe nicht ausreicht) Die Summe der

Stahlzug- und Stahldruckkraumlfte muss in die Stuumltzenbewehrung eingeleitet werden

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 65

b jbd s

Z Dl l

f d n

Z = Zugkraft in Bewehrung

D = Druckkraft in Bewehrung

Steckbuumlgel sind in jedem Fall (auch wenn gilt Vjh lt Vjcd) einzubauen mit

s le 10 cm

Im Bereich der Riegelzugbewehrung sind mindestens 3 Buumlgel mit s = 5

cm erforderlich

Die Riegelbewehrung wird mit einem Biegerollendurchmesser 10 ds um

180deg abgebogen

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 66

624 Rahmeninnenknoten

In ausgesteiften Rahmen des uumlblichen Hochbaus bei denen alle horizontalen

Kraumlfte von aussteifenden Bauteilen uumlbernommen werden kann fuumlr die

Innenstuumltzen die Rahmenwirkung vernachlaumlssigt werden wenn fuumlr benachbarte

Felder gilt 05 le leff1leff2 le 20

Bei unausgesteiften Rahmen erfahren die Rahmeninnenknoten aus

Horizontallasten und feldweise unterschiedlicher Lasten antimetrische

Biegemomente die im Knotenbereich hohe Querkraumlfte bewirken Es sind die

Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit und die Verankerung der Riegel- und

Stuumltzenbewehrung nachzuweisen

Das Tragverhalten aumlhnelt stark dem von Rahmenendknoten

Massivbau II

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 67

Die Knotenquerkraft errechnet sich gemaumlszlig

Diese wird der Knotenquerkrafttragfaumlhigkeit gegenuumlbergestellt

mit

Der Buumlgelbewehrungsgrad im Knoten hat keinen Einfluss auf die

Knotentragfaumlhigkeit Es genuumlgt somit der genannte Nachweis der Druckstrebe

sowie die Uumlberpruumlfung der Verankerungslaumlngen

Folgende Konstruktionsregeln sind einzuhalten

Stuumltzen- und Riegelbewehrung sind gerade durch den Knoten

durchzufuumlhren

Reicht der Knoten nicht fuumlr die Verankerung sind gerade Zulagen zu

waumlhlen

Im Knoten muss mindestens der gleiche Buumlgelbewehrungsgrad vorliegen

wie in den anschlieszligenden Stuumltzen

Konstruktiv muss die Mindestbuumlgelbewehrung mit einem Abstand s le 10

cm vorgesehen werden Dies gilt auch auf einer Laumlnge d von den

Anschnitten in den Stuumltzen und Riegeln

Auf eine Schraumlgbewehrung kann verzichtet werden

Massivbau II

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

Massivbau II

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

Massivbau II

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

Massivbau II

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

Massivbau II

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Massivbau II

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

Massivbau II

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

Massivbau II

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 68

7 Unbewehrte Fundamente Bei geringen Lasten koumlnnen Fundamente unbewehrt ausgefuumlhrt werden Hierbei

duumlrfen ausnahmsweise Zugspannungen im Beton angesetzt werden Diese

duumlrfen den Wert fctd = αct middot fctk05 c nicht uumlberschreiten Hierbei wird fuumlr αct der

Wert 085 und fuumlr c der Wert 15 verwendet

σgd = Bemessungswert des Sohldrucks Das maximale Moment und damit die maximalen Biegezugspannungen treten im

Schnitt 1-1 auf

h F

a a

bF

σgd = NEd (bF middot lF)

NEd

1

1

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

Massivbau II

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

Massivbau II

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

Massivbau II

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 69

Das Widerstandsmoment des Fundaments bezogen auf lF = 1 m betraumlgt

(Streifenfundament lF = 10 m)

Damit ergibt sich fuumlr die Betonspannungen

Wegen des gedrungenen Kragarms ist ein Ebenbleiben des Querschnitts nicht

gewaumlhrleistet es wird daher pauschal der Vorfaktor 085 eingefuumlhrt

Mit der Begrenzung der Zugspannungen auf fctd ergibt sich dann als

Mindestwert fuumlr hF

fck Nmm2 12

16

20

25

30

35

40

45

50

55

fctk005 = Nmm2 11

13

15

18

2 22

25

27

29

30

fctd = act fctk005 γc

Nmm2

0623

0737

0850

102

113

125

142

153

164

170

Massivbau II

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

Massivbau II

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

Massivbau II

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 70

8 Bewehrte Einzelfundamente

81 Biegebemessung

Bei houmlheren Lasten werden Fundamente bewehrt ausgefuumlhrt Geht man fuumlr ein

ausreichend steifes Fundament von einer geradlinigen Verteilung der

Bodenpressungen aus so ergeben sich in x- und y-Richtung folgende

Gesamtbiegemomente

Oder mit der in Heft 240 gewaumlhlten Schreibweise

Massivbau II

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Seite 71

Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

Massivbau II

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Massivbau II

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

Massivbau II

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

Massivbau II

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

Massivbau II

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Bei einer biegesteifen Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament duumlrfen fuumlr die

Fundamentbemessung die Anschnittsmomente (Schnitt 1-1) verwendet werden

Massivbau II

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Seite 72

Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

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Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Das Moment an der Einspannstelle betraumlgt allgemein

Im vorliegenden Fall ist x

Nq

b und x x x x

x

b c c bl 1

2 2 b 2

Somit ergibt sich fuumlr das Moment im Anschnitt (Schnitt 1-1)

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

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Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 73

Fuumlr die y-Richtung gilt entsprechend

∙2 ∙ 1

2∙8

∙ 1

Die berechneten Gesamtmomente in x und y-Richtung verteilen sich uumlber die

Fundamentbreite in Abhaumlngigkeit vom Verhaumlltnis cxbx bzw cyby

Bei einem Verhaumlltnis cb gt 03 (gedrungenes Fundament) verteilt sich das

Gesamtmoment gleichmaumlszligig uumlber die Breite

Bei einem kleineren Verhaumlltnis cb wird das Gesamtmoment (und entsprechend

die Bewehrung) uumlber die Breite wie folgt verteilt

Massivbau II

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

Massivbau II

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 74

Um den Rechenaufwand zu reduzieren darf auch eine vereinfachte Aufteilung

nach Hahn vorgenommen werden

Wird ein Fundament auszliger durch eine Normalkraft durch ein Biegemoment

beansprucht so ist das Bemessungsmoment aus der trapezfoumlrmigen Verteilung

der Bodenpressung zu ermitteln

Bei biegesteifer Verbindung zwischen Stuumltze und Fundament darf wieder das

Moment im Anschnitt verwendet werden

Streifen cb le 03 cb gt 031 + 2 167 253 + 4 333 25

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

Massivbau II

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 75

811 Verankerung der Laumlngsstaumlbe

Die Zugkraft in der Bewehrung wird durch Gleichgewichtsbedingungen unter

Beruumlcksichtigung der Auswirkungen von geneigten Rissen bestimmt (siehe Bild

913) Die Zugkraft Fs an der Stelle x ist in der Regel im Beton im Abstand x vom

Fundamentrand zu verankern

Bild 913 - Modell der Zugkraft unter Beruumlcksichtigung geneigter Risse

Die zu verankernde Zugkraft ist

Dabei ist

R die Resultierende des Sohldrucks innerhalb der Laumlnge x

ze der aumluszligere Hebelarm d h der Abstand zwischen R und der Vertikalkraft NEd

NEd die Vertikalkraft die den gesamten Sohldruck zwischen den Schnitten A und B erzeugt

zi der innere Hebelarm d h der Abstand zwischen der Bewehrung und der horizontalen Kraft Fc

Fc die Druckkraft die der maximalen Zugkraft Fsmax entspricht Die Hebelarme ze und zi (siehe Bild 913) duumlrfen jeweils fuumlr die entsprechenden

Druckzonen fuumlr NEd und Fc bestimmt werden Vereinfachend duumlrfen ze mit der

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

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- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

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821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 76

Annahme e = 015middotb und zi mit 09middotd bestimmt werden

Die verfuumlgbare Verankerungslaumlnge fuumlr gerade Staumlbe wird in Bild 913 mit lb

bezeichnet Reicht diese Laumlnge zur Verankerung von Fs nicht aus duumlrfen die

Staumlbe entweder aufgebogen werden um damit die Verankerungslaumlnge zu

vergroumlszligern oder sie duumlrfen mit Ankerkoumlrpern verankert werden

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

Massivbau II

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 77

82 Durchstanzen

Zusaumltzlich zur Biegebemessung muss der Durchstanznachweis gefuumlhrt werden

Beim Durchstanzen wird ein kegelstumpfartiger Teil aus dem Fundament

bdquogestanztldquo Es handelt sich um ein lokales Querkraft-Versagen der Verbindung

Stuumltze ndash Fundament Der Nachweis der aufnehmbaren Querkraft Durchstanzkraft

muss entlang festgelegter Rundschnitte erfolgen

Rundschnitt und Abzug Sohldruck bei Fundamenten

Legende

AF Fundamentgrundflaumlche

ΔVEd Abzugswert des Sohldrucks ohne Fundamenteigenlast d h der nach oben gerichtete Sohldruck abzuumlglich der Fundamenteigenlast

VEdred = VEd - ΔVEd

Im Einzelnen sind folgende Nachweise zu fuumlhren

- Die Durchstanztragfaumlhigkeit des Fundamentes ohne spezielle

Durchstanzbewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) entlang des kritischen

Rundschnittes groumlszliger als die dort einwirkende Durchstanzlast so ist keine

Durchstanzbewehrung erforderlich

Massivbau II

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Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

Massivbau II

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

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Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

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Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

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Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 78

- Ist Durchstanzbewehrung erforderlich so sind folgende Nachweise zu fuumlhren

rarr Die Maximaltragfaumlhigkeit entlang des kritischen Rundschnitts ist groumlszliger als die

dort einwirkende Durchstanzlast (Nachweis der schraumlgen Druckstreben des

dreidimensionalen Fachwerkmodells)

rarr Die erforderliche Bewehrung (Buumlgel Schraumlgstaumlbe) wird in Rundschnitten in

bestimmten Abstaumlnden ermittelt bis in einem Rundschnitt die Tragfaumlhigkeit

groumlszliger ist als die dort einwirkende Durchstanzlast

rarr Fundamente ohne Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νRdc

Fundamente mit Durchstanzbewehrung

Im kritischen Rundschnitt νEd le νEdmax

In (mehreren) inneren Rundschnitten VEd le VRds

Im aumluszligeren Rundschnitt νEd le νRdc

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 79

821 Stuumltzenfundamente ohne Durchstanzbewehrung

Der Durchstanzwiderstand je Flaumlcheneinheit einer Fundamentplatte ist fuumlr die

Querschnittsflaumlche im kritischen Rundschnitt u1 zu bestimmen Der

Bemessungswert des Durchstanzwiderstands [Nmm2] wird wie folgt bestimmt

νRdc = CRdc k 100 ∙ ρ ∙ f ∙ 2 ∙ da ν ∙ 2 ∙ da Dabei ist

CRdc = 015 γc bei Fundamenten

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

fuumlr 600 mm lt d le 800 mm darf interpoliert werden

fck die charakteristische Betondruckfestigkeit [Nmm2]

k 1 20 mit d in [mm]

ρl ρ ∙ ρ

ρ ρ = der Bewehrungsgrad bezogen auf die verankerte Zugbewehrung in

z- bzw y-Richtung Die Werte ρ und ρ sind in der Regel als

Mittelwerte unter Beruumlcksichtigung einer Plattenbreite entsprechend

der Stuumltzenabmessung zuzuumlglich 3d pro Seite zu berechnen

002 05 ∙

a = der Abstand vom Stuumltzenrand zum betrachteten Rundschnitt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 80

Bei mittiger Belastung ist die einwirkende Kraft mit dem Lasterhoumlhungsfaktor

β = 110 zu vergroumlszligern

Die einwirkende Kraft je Flaumlcheneinheit betraumlgt

νEd = szlig middot VEdred (u1 middot d)

Da mit abnehmendem Abstand a des Nachweisschnittes vom Stuumltzenrand der

Durchstanzwiderstand des Fundamentes zunimmt (Faktor da) und auch die

Durchstanzkraft durch die Verringerung des Abzugswertes zunimmt die Laumlnge

des Rundschnittes aber kleiner wird ist die Lage des kritischen Rundschnittes u1

fuumlr den kleinsten aufnehmbaren Durchstanzwiderstand ∙ ∙

durch Iteration zu ermitteln

Fuumlr Bodenplatten und schlanke Fundamente mit gt 20 darf zur Vereinfachung

der Rechnung ein konstanter Rundschnitt im Abstand 10∙d angenommen

werden

Fundamentschlankheit = a d

mit a und d an der Lasteinleitungsflaumlche

822 Stuumltzenfundamente mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le βmiddotVEdred (u1 middot d)

ist die Maximaltragfaumlhigkeit im kritischen Rundschnitt u1 nachzuweisen mit

somit gilt auch

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 81

ie erforderliche Durchstanzbewehrung muss nun im kritischen Rundschnitt u1

ermittelt werden Dabei koumlnnen Buumlgel oder Schraumlgstaumlbe verwendet werden

Die reduzierte einwirkende Querkraft ist von den ersten beiden Bewehrungsreihen

neben Aload ohne Abzug eines Betontraganteils aufzunehmen Dabei wird die

Bewehrungsmenge Asw1+2 gleichmaumlszligig auf beide Reihen verteilt die in den

Abstaumlnden a1 = 03middotd und a2 = 08middotd vom Stuumltzenrand anzuordnen sind

In jeder weiteren Bewehrungsreihe sind 33 der Bewehrung Asw1+2 vorzusehen

Aload = Lasteinleitungsflaumlche

fuumlr die erforderliche Durchstanzbewehrung gilt (hier werden Buumlgel verwendet)

fywdf = 250 + 025middotd le fywd fywd = 435 MNm2

Es sind mindestens 2 Bewehrungsreihen innerhalb des durch den Umfang uout

begrenzten Bauteilbereiches zu verlegen

d in [mm]

redEdV Der Abzugswert des Sohldrucks VEd darf dabei mit der Fundamentflaumlche

innerhalb der betrachteten Bewehrungsreihe angesetzt werden

νRdc = CRdc k 100 ∙ ∙

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 82

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

CRdc = 015 γc

Der radiale Abstand der 1 Bewehrungsreihe ist bei gedrungenen Fundamenten

auf 03d vom Rand der Lasteinleitungsflaumlche und die Abstaumlnde sr zwischen den

ersten drei Bewehrungsreihen auf 05d zu begrenzen

Die aumluszligerste Reihe der Durchstanzbewehrung darf nicht weiter als 15middotd von uout

entfernt sein damit ergeben sich die folgenden Schritte

wenn uout fuumlr den Rundschnitt ui ge ui+15middotd werden weitere Bewehrungsreihen

erforderlich

ui = Umfang des Rundschnittes mit dem Radius der aumluszligeren Bewehrungsreihe

Folgendes ist bezuumlglich der Durchstanzbewehrung zu beachten

Stabdurchmesser der Durchstanzbewehrung auf statische Nutzhoumlhe des

Fundamentes abstimmen

dsw le 005 d (Zur Sicherstellung des Verbundes)

Innerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der tangentiale Abstand

der Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 15d betragen

Auszligerhalb des kritischen Rundschnitts darf in der Regel der Abstand der

Buumlgelschenkel in einer Bewehrungsreihe nicht mehr als 2d betragen wenn die

Bewehrungsreihe zum Durchstanzwiderstand beitraumlgt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 83

Bei Fundamenten mit Buumlgeln als Durchstanzbewehrung muss diese in den

inneren Rundschnitten folgendem Mindestquerschnitt eines Buumlgelschenkels

entsprechen

Dabei ist

α der Winkel zwischen der Durchstanzbewehrung und der Laumlngsbewehrung

(d h bei vertikalen Buumlgeln α = 90deg und sin α = 1)

sr der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in radialer Richtung

st der Abstand der Buumlgel der Durchstanzbewehrung in tangentialer Richtung

fck in Nmm2

letzter Rundschnitt der noch

Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Fundamenten

823 Mindestlaumlngsbewehrung zur Sicherstellung der

Durchstanztragfaumlhigkeit

Zur Sicherstellung der Durchstanztragfaumlhigkeit sind Fundamente unter den

Stuumltzen fuumlr Mindestmomente zu bemessen

Die Mindestmomente sind EC2 Tab NA611 zu entnehmen

B

A

Massivbau II

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 84

(in einem Streifen der Breite by = 03 lx)

(in einem Streifen der Breite bx = 03 ly)

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 85

9 Punktgestuumltzte Platten Flachdecken

Flachdecken sind Decken die unmittelbar (d h ohne Unterzuumlge) auf Stuumltzen

aufgelagert sind

Sie haben folgende Vorteile

Freie Fuumlhrung von haustechnischen Installationsleitungen ohne

bdquoBehinderungldquo durch Unterzuumlge

Frei waumlhlbarer Ausbau mit leichten Trennwaumlnden

Geringer Schalungsaufwand

Ihr Nachteil besteht in einem houmlheren Materialaufwand Wegen der hohen

Lohnkosten wird dies jedoch durch den geringen Schalungsaufwand haumlufig

ausgeglichen

Werden Stuumltzenverstaumlrkungen angeordnet so spricht man auch von Pilzdecken

Sie werden jedoch wegen des hohen Schalungsaufwands selten eingesetzt

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 86

91 Schnittgroumlszligenermittlung Biegebemessung

Das prinzipielle Tragverhalten von Flachdecken laumlsst sich anhand der

Spannungstrajektorien bzw der Hauptmomentenlinien erkennen

Anhand dieser Hauptmomente lassen sich Tragstreifen erkennen die wie

versteckte Unterzuumlge wirken

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 87

Im Heft 240 des DAfStb ist ein Naumlherungsverfahren angegeben bei dem die

Platte in x- und in y-Richtung in Feld- und in Gurtstreifen zerlegt wird In diesen

Streifen werden die Schnittgroumlszligen ermittelt und es wird die Bemessung

durchgefuumlhrt

Im Allgemeinen jedoch werden die Schnittgroumlszligen mit einer Software gemaumlszlig der

FE-Methode ermittelt

Auszliger der Biegebemessung ist bei den Flachdecken noch eine Bemessung fuumlr

Durchstanzen durchzufuumlhren

bGy = 04 ly

bFy = 06 ly

bGx = 04 lx

bFx = 06 lx

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 88

92 Durchstanzen fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung Die Festlegungen sind auf die folgenden Arten von Lasteinleitungsflaumlchen Aload

anwendbar rechteckig und kreisfoumlrmig mit einem Umfang u0 le 12d

und einem Seitenverhaumlltnis a b le 2

Bemessungsmodell fuumlr den Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen im Grenzzustand der Tragfaumlhigkeit

Die Bemessung fuumlr Durchstanzen verlaumluft analog wie bei Fundamenten

Jedoch ist folgendes zu beachten

Durchstanzwiderstand fuumlr Platten ohne Durchstanzbewehrung

νRdc = CRd k 100 ∙ ∙

υmin = (00525 γc)k 32fck frac12 fuumlr d le 600 mm

υmin = (00375 γc)k 32 fck frac12 fuumlr d gt 800 mm

Massivbau II

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Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

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Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 89

Dabei ist

bei Flachdecken und Bodenplatten

CRdc = 018 γc

Fuumlr Innenstuumltzen bei Flachdecken mit uo d lt 4 gilt jedoch

CRdc = 018 γc (01 uo d + 06)

Als Durchstanzlast ist die Auflagerkraft der Stuumltze anzusetzen Diese darf nicht

reduziert werden um den Anteil der Last der innerhalb der kritischen Flaumlche

angreift

die Einwirkung im Bemessungszustand

νEd = VEd (u1 middot d)

u1 kritischer Rundschnitt in einem Abstand von 20 ∙ von der Lasteinflussflaumlche

wenn kein Gegendruck (z B Sohldruck) entgegensteht

typische kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 90

Die Durchstanzlast ist mit einem Faktor zu erhoumlhen um die zusaumltzliche

Momentenbeanspruchung zu erfassen

Fuumlr unverschiebliche Systeme gelten folgende Werten fuumlr szlig

A - Innenstuumltze szlig = 110 B - Randstuumltze szlig = 140

C - Eckstuumltze szlig = 150 D - Wandende szlig = 135

E - Wandecke szlig = 120

Die Durchstanzlast pro Laumlngeneinheit berechnet sich dann wieder mit

D Wandende

E Wandecke

150

140 110

β=135

β=120

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

Prof Dr-Ing A Albert Bemessung im Stahlbetonbau

Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 91

Bei Stuumltzen die sich in der Naumlhe von Plattenraumlndern oder von Aussparungen

befinden ist dies bei der Ermittlung des jeweiligen Rundschnittes zu

beruumlcksichtigen Der Wert der sich hierbei ergibt darf in keinem Fall groumlszliger

werden als der der sich ohne Beruumlcksichtigung des Randes ergeben wuumlrde

Kritische Rundschnitte um Lasteinleitungsflaumlchen nahe eines Randes oder Ecke

Fuumlr Lasteinleitungsflaumlchen deren Rand nicht weiter als 6d von Oumlffnungen entfernt

ist ist ein der Oumlffnung zugewandter Teil des betrachteten Rundschnitts als

unwirksam zu betrachten Dieser Umfangsabschnitt wird durch den Abstand der

Schnittpunkte der Verbindungslinien mit dem betrachteten Rundschnitt bestimmt

Rundschnitte in der Naumlhe von Oumlffnungen

Massivbau II

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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Seite 92

Bei groumlszligeren Lasteinleitungsflaumlchen Aload sind die Durchstanznachweise auf

Teilrundschnitte zu beziehen

kritischer Rundschnitt bei ausgedehnten Auflagerflaumlchen

2b

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

Massivbau II

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Seite 93

93 Durchstanzen fuumlr Platten mit Durchstanzbewehrung

wenn im kritischen Rundschnitt νRdc le νEd = szlig middot VEd (u1 middot d) wird

Durchstanzbewehrung erforderlich

Nachweis der Druckstrebe

Nachweis der Zugstrebe

Die Tragfaumlhigkeit der Durchstanzbewehrung der Betontraganteil vRdc und die

einwirkende Querkraft vEdi sind fuumlr diesen Nachweis fuumlr Flachdecken auf den

kritischen Umfang u1 im Abstand acrit = 20d bezogen

Diese Durchstanzbewehrung ist in jeder rechnerisch erforderlichen

Bewehrungsreihe einzulegen wobei die Bewehrungsmenge Asw in den ersten

beiden Reihen neben Aload mit einem Anpassungsfaktor Kswi zu vergroumlszligern ist

Reihe 1 (mit 03d le a1 le 05d) Ksw1 = 25

Reihe 2 (mit sr le 075d) Ksw2 = 14

vRdcs = 075 middot vRdc + 15 middot (d sr) middot Asw middot fywdef middot (1 (u1 middot d)) middot sin a [Nmm2]

Bei unterschiedlichen radialen Abstaumlnden der Bewehrungsreihen sri ist der

maximale einzusetzen

Massivbau II

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Seite 94

letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

B

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letzter Rundschnitt der noch Durchstanzbewehrung benoumltigt

erster Rundschnitt der keine Durchstanzbewehrung benoumltigt

Buumlgelabstaumlnde bei Flachdecken

A

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