Beanspruchung von Stahlprofilen im Durchstanzbereich von Stahlbetonflachdecken

In der Regel sind bei Flachdecken Stahlbeton-Pilzkopfverstärkungen aus architektonischen und schalungstechnischen Gründen unerwünscht, sodass in der Praxis vermehrt deckengleiche Stützenkopfverstärkungen aus Baustahl eingesetzt werden. Infolge des zunehmenden Kostendrucks und des Wettbewerbs zwischen den Bauarten werden Flachdecken bei möglichst kleinen Stützenabmessungen immer schlanker ausgeführt. Dies führt zu erhöhten Durchstanzbeanspruchungen und demzufolge zu höheren Beanspruchungen der Stahleinbauteile. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden für deckengleiche Stützenkopfverstärkungen mit Stahlbauteilen die Grundlagen zur Schnittgrößenverteilung und Bemessung zusammengestellt und ergänzt, die als Basis für Regelungen in Zulassungen und Normen dienen können. Hierzu wurden drei Durchstanzversuche mit typischen Stahleinbauteilen (System Geilinger-Stahlpilz, System s und v-Verbundkreuz und System Tuchschmid-Walm) durchgeführt, bei denen das Stahleinbauteil plastisch beansprucht wurde. Ziel der Versuche war es, das Zusammenwirken von Beton und Stahleinbauteil sowie deren Verträglichkeit im Traglastbereich zu untersuchen. Die im Anschluss durchgeführten Finite-Elemente-Berechnungen mit dem dreidimensionalen nichtlinearen Finite-Elemente-Programm LIMFES wurden zunächst mit den Versuchsergebnissen verglichen, um anschließend abgesicherte systematische Parameterstudien durchführen zu können. Im Einzelnen wurden die produktspezifischen Tragmodelle auf Grundlage der durchgeführten Versuche und der numerischen Simulationsrechnungen überprüft. Auf Basis dieser Untersuchungen konnten die bestehenden Tragmodelle verifiziert, ergänzt und Anwendungsgrenzen aufgezeigt werden. Weiterhin wurde dieAufteilung der Belastung auf Stahleinbauteil und Beton näher untersucht, um eine optimierte baustoffspezifische Bemessung zu ermöglichen. Bei allen Systemen zeigte sich, dass eine einfache plastische Addition der Stahl- und Betontraganteile ohne weitere Überlegungen unzulässig ist.