Durchstanztragverhalten von exzentrisch belasteten Einzelfundamenten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurde der Einfluss von Lastausmitten auf die Durchstanztragfähigkeit von Einzelfundamenten ohne Durchstanzbewehrung untersucht. Für diese in der Praxis häufig auftretende Beanspruchung liegen bislang nur wenige Untersuchungen vor. Ziel der Untersuchungen war die grundlegende Identifikation der Versagensmechanismen bei exzentrischer Belastung und die Beschreibung in einem Modellansatz. Innerhalb von vier Versuchsserien mit 18 Durchstanzversuchen an Einzelfundamenten ohne Durchstanzbewehrung im Realmaßstab wurden die Schubschlankheit (aλ/d = 1,25 bis aλ/d = 2,07), der bezogene Stützenumfang (u0/d = 3,0 und u0/d = 4,15) sowie die Stützenform (cx/cy = 1,0 und cx/cy = 2,0) variiert. Neben einem zentrischen Referenzversuch wurde in jeder Serie die Lastausmitten bis zum Übergang zur klaffenden Fuge (e/b = 1/6) systematisch abgestuft. Während in den Versuchsserien EF1 und EF2 jeweils drei Versuche mit einaxialer Lastausmitte und zwei Versuche mit zweiaxialer Ausmitte durchgeführt wurden, wurden in den Versuchsserien EF3 und EF4 jeweils zwei einaxiale Lastausmitten aufgebracht. Die wesentlichen Ergebnisse der durchgeführten Durchstanzversuche an Einzelfundamenten lassen sich wie folgt zusammenfassen: Mit Aufbringen von Lastexzentrizitäten bis zum Übergang zur klaffenden Fuge (e/b = 1/6) wird die Tragfähigkeit auf bis zu ~60% des zentrischen Referenzwerts reduziert. − Während sich der Durchstanzkegel bei kleinen Ausmitten noch vollständig ausbildet, ist dieser unter größeren Lastausmitten nur noch einseitig ausgeprägt. Dabei verläuft der maßgebende Schubriss ausgehend von der Fundamentsohle auf der lastnahen Seite geringfügig flacher als bei zentrischer Beanspruchung, während sich auf der lastfernen Seite kein Schubriss mehr ausbildet. − Das Verformungsverhalten des Fundaments wird maßgeblich durch die Lastausmitte und die daraus resultierende Schiefstellung der Fundamentplatte beeinflusst. Mit steigender Ausmitte nehmen die Verformungen der höherbelasteten Fundamenthälfte überproportional zu, während die Verformungen auf der lastfernen Seite negativ werden. − Die Ergebnisse der radialen und tangentialen Dehnungen am Stützenanschnitt ergaben zwei unterschiedliche Versagensarten bei zentrischer Belastung der Versuchskörper. Während bei den gedrungenen Versuchskörpern der Serie EF1 eine sukzessive Schädigung der Druckzone festzustellen war, die eine Spannungsumlagerung erzeugt, ging bei den schlankeren Versuchskörpern die Schädigung der Druckzone hingegen mit der schlagartigen Bildung des maßgebenden Schubrisses einher. − Eine vorzeitige Schädigung der Druckzone mit Spannungsumlagerungen war zudem für die exzentrisch belasteten Versuchskörper erkennbar. Größere Umlagerungen waren auch hier für die gedrungenen Versuchskörper festzustellen. − Anhand der experimentellen und numerischen Ergebnisse wurde ein neuer Ansatz zur Berücksichtigung von Lastexzentrizitäten bei der Durchstanzbemessung von Einzelfundamenten erarbeitet, der den Einfluss der Lastausmitte im Vergleich zu den Bemessungsansätzen des EC2+NA(D) und dem prEC2 adäquater abbildet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2022) Eccentric punching tests on column bases – new insights into the inner concrete strain development in: Engineering Structures 262, p. 114273
Ungermann, J.; Schmidt, P.; Classen, M.; Hegger, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114273) - (11-15 January 2021) A Smeared Crack Modelling Approach for Aggregate Interlock and Mixed Mode Fracture of Concrete in: 14th WCCM-ECCOMAS Congress. CIMNE
Ungermann, J.; Adam, V.; Hegger, J.; Classen, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.23967/wccm-eccomas.2020.042) - (2021) Durchstanztragfähigkeit exzentrisch belasteter Einzelfundamente – Großversuche im Realmaßstab in: Betonwerk + Fertigteil-Technik 87, H. 02, S. 93
Ungermann, J.; Schmidt, P.; Hegger, J.
- (2021) Einfluss exzentrischer Belastungen auf das Tragverhalten von Einzelfundamenten in: Beton- und Stahlbetonbau 117, H. 1, S. 24–36
Ungermann, J.; Schmidt, P.; Hegger, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/best.202100076) - (2021) Punching shear behaviour of eccentrically loaded column bases in: Júlio, E.; Valença, J.; Louro, A. S. [Eds.] fib Symposium 2021. Online. Lausanne, Switzerland: International Federation for Structural Concrete (fib), pp. 1678–1689
Ungermann, J.; Schmidt, P.; Hegger, J.
- (2022) 100 Jahre Durchstanzen im Massivbau – Alles erforscht? in: Beton- und Stahlbetonbau
Ungermann, J.; Kalus, M.; Claßen, M.; Hegger, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/best.202200039) - (2022) Eccentric punching tests on column bases – influence of column geometry in: Structural Concrete 23, Nr. 3, pp. 1316–1332
Ungermann, J.; Schmidt, P.; Christou, G.; Hegger, J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/suco.202100744) - (2022) Versuchsbericht zu Durchstanzversuchen an exzentrisch belasteten Einzelfundamenten. Institutsbericht 462/2021
Hegger, J.; Ungermann, J.
