Tragverhalten von Flachdecken mit Hutprofilen

Abstract

Flachdecken in Verbundbauweise besitzen gegenüber Verbundträgern mit hohen Baustahlgurten insbesondere durch das Aufreißen des Stahlbetons ein anderes Tragverhalten. Deckengleiche Verbundträger verhalten sich eher wie reine Stahlbetonträger als wie Verbundträger mit überdrücktem Betongurt. Bei dieser neuen Bauart ist die im Verbundbau übliche Vernachlässigung des Eigenträgheitsmomentes und des Momentenbeitrags des Stahlbetons unwirtschaftlich. Gegenstand der Untersuchungen ist die Ermittlung des Tragverhaltens und die Optimierung der Bemessung von deckengleichen Verbundträgern in Hutform. Den Hauptschwerpunkt bildet die realistische Erfassung der Verformung unter Berücksichtigung der Teilverbundwirkung. Zur Überprüfung der auf rechnerischem Wege hergeleiteten Ergebnisse sind experimentelle Untersuchungen mit insgesamt neun Versuchsträgern durchgeführt worden. Sechs Versuchsträger sind als Einfeldträger ausgebildet worden. Im negativen Momentenbereich sind drei Versuchsträger geprüft worden. Auf der Basis eines Rechenmodells, das die Nachgiebigkeit in der Verbundfuge und die materielle Nichtlinearität des Stahlbetongurtes iterativ erfaßt, ist ein Vorschlag zur Ermittlung der Verformungen von Flachdecken mit Hutprofilen hergeleitet worden. Mit den neuen modifizierten Trägheitsheitsmomenten für den Zeitpunkt t = 0 bzw. t = unendlich werden im Vergleich zu den für diese Bauart sehr konservativen Regelungen der Norm realistischere Verformungen ermittelt. Im üblichen Anwendungsbereich von Flachdecken mit Hutprofilen ergeben sich Reduktionen der rechnerischen Verformungen von bis zu 250 Durch Erfassung der Bewehrung bei der Ermittlung der positiven Momententragfähigkeit der Flachdecke mit Hutprofil sind im üblichen Anwendungsbereich Tragfähigkeitssteigerungen von bis zu 35 möglich.

Composite slim-floors have a different structural behavior compared to composite beams of normal height, in particular because of the cracking of concrete floors. Innovative composite girders including steel sections within the slab (composite slim-floors), react like pure reinforced concrete beams rather than composite beams consisting of concrete chords, which are usually entirely under compression and therefore uncracked. For this innovative type of composite section some assumptions in the common design philosophy like neglecting the moment of inertia and the contribution of the internal concrete moment are uneconomic. The subject of this study deals with the identification of the structural behavior and the design optimization of the so-called composite slim-floor hat section. The analysis focuses on the realistic modeling of the deflection in consideration of partial shear connection. The results derived from arithmetic analysis were scruntinized by research experiments with nine test-girders. Six single-span girders for the positive bending moment region and three girders for the negative bending moment region were tested. Based on the arithmetically derived model, comprising the flexibility of the shear connection and the physically non-linear behavior of the reinforced concrete chord, a design proposal describing the deflection of composite slim-floor hat sections was derived. In comparison to the existing design code, which is far too conservative, a more realistic deflection is calculated by using the new modified values for the moment of inertia at time t = 0 and t = nonterminated. In the usual range of the application of slim-floor hat sections the deflection decreases up to 250 through the new calculation method. By considering the reinforcement when calculating the positive moment of inertia of the slim-floor with hat profile section, an increase of 35 of the load capacity is achieved within the usual range of application.