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Maßstabsabhängiges Durchstanzverhalten von dicken Stahlbetonplatten

Förderer

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchungen zum Durchstanzen von Stahlbetonplatten beschränken sich bislang auf vergleichsweise dünne Platten. Der baupraktisch relevante Dickenbereich wird kaum erreicht. Gründe dafür liegen in der komplexen Versuchseinrichtung und den naturgemäß begrenzten Pressenkapazitäten und Plattengrößen. Schlussfolgerungen von dünnen auf dickere Platten sind aber nur sehr begrenzt möglich, da sie von starken Maßstabseffekten überlagert sind, die Extrapolationen mit der Dicke immer unsicherer machen. Ziele des durch die DFG geförderten Forschungsvorhabens sind vorrangig zwei Punkte: Zum einen sollen erstmalig Durchstanzversuche an dicken Platten bis ca. 0,70 m durchgeführt werden. Dazu muss ein neuartiges Versuchssystem entwickelt werden, welches vorhandene Symmetrien ausnutzt und damit Lasten sowie Versuchskörper um einen Faktor von vier reduziert. Zentraler Punkt ist die detailliert zu entwickelnde Symmetrielagerung aus massiven Stahllagern, die zudem variabel für verschiedene Plattendicken nutzbar ist. Zum anderen werden erstmalig stimmig aufeinander aufbauende Platten verschiedener Dicke überprüft, um Maßstabsfaktoren für zuverlässige Extrapolationen abzuleiten. Neben klassischen Messverfahren werden auch digitale Kamerasysteme für räumliche Detektionen von Riss- und Verschiebungsfeldern eingesetzt. Beide Zweige münden letztlich in Empfehlungen für Bemessung und Konstruktion.

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Aktuelles

Durchstanzen dicker Platten
Am 28.03.2019 wurde weltweit erstmals eine Stahlbetonplatte mit einer Dicke von 65 cm auf Durchstanzen getestet. Dabei kam ein Versuchskonzept mit Symmetriereduktion zum Einsatz, welches Versuchslasten und Probekörpergrößen auf ¼ verringert. Bezogen auf eine Vollplatte liegt die Versagenslast bei etwa 6 MN. Mithilfe der innovativen Versuchsmethode, deren Entwicklung und Anwendung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, kann der viel diskutierte nichtlineare Einfluss des Maßstabseffekts an großmaßstäblichen Versuchskörpern untersucht werden.


Aktuelles

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt die Fortsetzung des Forschungsprojekts „Maßstabsabhängiges Durchstanzverhalten von dicken Stahlbetonplatten“
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Forschungsprojekt „Maßstabsabhängiges Durchstanzverhalten von dicken Stahlbetonplatten“ für weitere zwei Jahre. Ziel des Projekts ist es, durch die Nutzung von Symmetrieeigenschaften Prüflasten und Eigengewichte von Versuchsköpern zu reduzieren und dadurch Experimente an Versuchskörpern mit deutlich größeren statischen Nutzhöhen zu ermöglichen. Nach erfolgreicher Entwicklung und Verifikation des Versuchskonzepts mit kleinformatigen Versuchskörpern in den zwei vorangegangenen Projektphasen soll nun der Versuchsstand für Plattendicken von bis zu 70 cm ausgebaut werden. Durch den Ausbau kann insbesondere der bislang kaum erforschte Maßstabseffekt beim Durchstanzen an dicken Stahlbetonplatten erstmals experimentell untersucht werden.


Literatur

[1] Bocklenberg, L.; Winkler, K.; Mark, P.:
Digitale Planung und geometrische Präzisionsfertigung für Durchstanzversuche
In: Bautechnik 95(6), 2018, S. 432-438. (DOI: 10.1002/bate.201800028)
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[2] Bocklenberg, L; Ahrens, M. A.; Mark, P.:
Punching Analyses of Symmetrically Reduced Concrete Slab Quarters
In: D.A. Hordijk and M. Lukovic (eds.): Proc. of the 2017 fib Symposium. High Tech Concrete: Where Technology and Engineering Meet, Maastricht, Netherlands, June 12-14, 2017, pp. 832-840. (DOI 10.1007/978-3-319-59471-2_97)

[3] Bocklenberg, L.; Winkler, K.; Mark, P.:
Durchstanzexperimente an Plattenvierteln – Optimierung der Symmetrielagerung und Verifikation gegenüber Vollplatten
In: Beton- und Stahlbetonbau 112(3), 2017, S. 167-177. (DOI: 10.1002/best.201600071)
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[4] Winkler, K.:
Symmetriereduktionen in experimentellen Untersuchungen von Stahlbetonbauteilen
Dissertation, Lehrstuhl für Massivbau der Ruhr-Universität Bochum, August 2016.
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[5] Winkler, K.; Mark, P.:
Experiments on Symmetrically Reduced Reinforced Concrete Beams
In: Experimental Techniques, Springer International Publishing (2016). (DOI:10.1007/s40799-016-0161-2)
Link zum Artikel

[6] Bocklenberg, L.; Mark, P.; Ahrens, M.A.:
Experimental investigation of large-scale concrete members using symmetry conditions
In: Zingoni (Ed.): Insights and Innovations in Structural Engineering, Mechanics and Computation, Taylor & Francis, London, 2016, pp. 461 – 462. (ISBN 978-1-138-02927-9)

[7] Bocklenberg, L.; Winkler, K.; Mark, P.; Rybarz, S.:
Low Friction Sliding Planes of Greased PTFE for High Contact Pressures
In: Open Journal of Civil Engineering, 2016, 6, pp. 105-116. (ISSN 2075-4442, DOI: 10.4236/ojce.2016.62010)
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[8] Winkler, K.; Mark, P.; Heek, P.; Rohländer, S.; Sommer, S.:
Punching shear tests on symmetrically reduced slab quarters
In: Structural Concrete 15(4), 2014, pp. 484-496. (DOI: 10.1002/suco.20140002)
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