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Seismische Beurteilung und Verstärkung von 3D Rahmenknoten

Antragstellerinnen / Antragsteller Dr.-Ing. Josipa Bosnjak; Professor Dr.-Ing. Harald Garrecht, seit 1/2022
Fachliche Zuordnung Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Förderung Förderung von 2021 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445697424
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das seismische Tragverhalten von Balken-Stützen- Verbindungen in Stahlbetonkonstruktionen untersucht. Die Stahlbetonknoten waren konventionell, ohne die Berücksichtigung von seismischen Einwirkungen, bemessen. Die Auswirkungen fehlender Zusatzbewehrung, wie Sie aktuelle Bemessungsvorschriften für den Lastfall Erdbeben vorsehen, konnte in den experimentellen und numerischen Untersuchen hinsichtlich Tragfähigkeit, Verformungsverhalten und der Versagensart untersucht werden. Der Einfluss von im Knoten anschließenden Querbalken und Platten wurde dabei berücksichtigt. Die Wirksamkeit nachträglicher Verstärkungen zur Verbesserung des seismischen Tragverhaltens wurde mithilfe weiterer Bauteilversuche untersucht. Dazu wurden der Knotenbereich der Balken-Stütze Verbindungen nachträglich mit Stahlwinkeln und Dübeln mit Injektionsmörtel verstärkt. Mit 1:1 maßstäblichen Versuchen an zweidimensionalen Knotenprüfkörpern, dreidimensionalen Knotenprüfkörpern und dreidimensionalen Prüfkörpern mit angrenzenden Stahlbetonplatten konnten mithilfe von zwei servohydraulischen Prüfzylindern erdbebenähnliche Beanspruchungen gezielt in die Prüfkörper eingeleitet werden. Für die untersuchten Stahlbetonknoten mit und ohne Verstärkung konnte das Verformungsverhalten, sich einstellende Versagensarten und der Einfluss der Verstärkung auf das Tragverhalten dokumentiert werden. Zur weiterführenden Analyse des im Versuch beobachteten Tragverhaltens wurden numerische Finite- Element-Modelle erstellt. So konnten wichtige Informationen zum der inneren Lastabtrag gewonnen werden. Folgende grundlegende Aussagen können getroffen werden: • Nichtbelastete Querbalken erhöhten die Schubtragfähigkeit des Rahmenknotens • Die diagonal verlaufenden Schubrisse im Knoten setzten sich in die Querbalken fort • Die Platte erhöhte die Steifigkeit des Systems • Die Platte wirkte unter Biegung mit. Jedoch verringerte sich der Grad der Plattenmitwirkung sobald das Schubversagen des Knotens ansetzte • Vorhandene Querbalken und Platten stellten bei der Installation der nachträglich befestigten Stahlwinkel kein praktisches Problem dar • Das seismische Verhalten der ertüchtigten Baukörper gegenüber der nicht-ertüchtigten hatte sich hinsichtlich Steifigkeit, Tragfähigkeit und Duktilität deutlich verbessert • In der ertüchtigten Balken-Stütze-Verbindung mit Platte war die Stütze anfällig für ein Schubversagen aufgrund der relativ hohen Plattenmitwirkung unter Biegung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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