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Zusammenfassung

Aufgrund der geringeren Schlankheit und der Belastung durch Bodenpressungen stellt sich bei Fundamenten und Bodenplatten ein Lastabtrag ein, der infolge der steileren Druckstrebenneigung höhere Durchstanztragfähigkeiten ermöglicht als bei Flachdecken. Die steileren Schubrisse führen jedoch dazu, dass vertikale Durchstanzbewehrungselemente weniger effizient sind als in Flachdecken. Aus diesem Grund scheinen geneigte Bewehrungselemente geeigneter für den Einsatz in Platten mit größerer Bauteildicke und geringerer Schlankheit. Aufbauend auf den Ergebnissen vorhandener experimenteller Untersuchungen an durchstanzbewehrten Einzelfundamenten wurde daher ein neues Durchstanzbewehrungselement mit geneigten Bewehrungsstäben entwickelt.

In einer ersten Versuchsserie wurden sieben Versuche an Einzelfundamenten mit der neuartigen Durchstanzbewehrung und einem Versagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs durchgeführt. Die Versuche wurden in Anlehnung an eine bereits bestehende Versuchsserie an Einzelfundamenten ohne und mit Bügeln als Durchstanzbewehrung geplant und zeigten im Vergleich eine erhebliche Steigerung der Durchstanztragfähigkeit.

Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Versuchsserie wurde eine zweite Versuchsserie durchgeführt, um die maximale Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten mit der neuartigen Durchstanzbewehrung zu untersuchen. In den sieben Versuchen wurden die Betondruckfestigkeit, die Schubschlankheit, der bezogene Stützenumfang und die Anordnung der Durchstanzbewehrungselemente variiert. Der Vergleich der Bruchlasten der neu durchgeführten Versuchsserie mit der Durchstanztragfähigkeit nach DIN EN 1992-1-1+NA(D) belegt eine hohe Effizienz der neuartigen Durchstanzbewehrung.

Abstract

Due to more compact dimensions and soil-structure interaction, footings and ground slabs achieve significantly higher punching shear resistances than flat slabs. Since the inclination of shear cracks is much steeper in footings, punching shear reinforcement elements with inclined bars seems to be more efficient than vertical bars. On the basis of previous experimental investigations on footings with punching shear reinforcement, a new punching shear reinforcement element with inclined bars was developed.

In a first test series, seven tests on reinforced concrete footings with the new punching shear reinforcement elements were conducted, which failed inside the shear-reinforced zone. The tests were planned considering the results of a systematic test series on reinforced concrete footings without and with stirrups as punching shear reinforcement and showed a significant increase in punching shear resistance.

Based on the results of the first test series, a second test series was conducted to investigate the maximum punching shear capacity with the new punching shear reinforcement. The main parameters investigated in this seven tests were the concrete compressive strength, the shear span-depth ratio, the ratio of column perimeter and effective depth, and the layout of punching shear reinforcement. The comparison of the failure loads of the specimens with the punching shear resistance without punching shear reinforcement according to DIN EN 1992–1–1+NA(D) proves a high efficiency of the new punching shear reinforcement.

Zusammenfassung

Die Verwendung von Spannbeton-Fertigdecken wurde in Deutschland bisher durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik geregelt. In Europa regelt die Produktnorm DIN EN 1168 die Bemessung von Spannbeton-Fertigdecken. Durch ein Urteil des EuGH vom 16. Oktober 2014 wurden die Bauregelliste B Teil 1 und sonstige nationale Zusatzanforderungen an europäisch harmonisierte Bauprodukte zum 15. Oktober 2016 aufgehoben. Aus technischer Sicht war daher eine Gegenüberstellung der Bemessungsansätze beider Regelwerke erforderlich. Bei der Bemessung von Spannbeton-Fertigdecken ergeben sich aufgrund der Querschnittsform besonders hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit Besonderheiten gegenüber Vollquerschnitten.

In diesem Beitrag werden daher die verschiedenen Bemessungsgleichungen der Zulassungen und von DIN EN 1168 für Querkraft auf Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen hinsichtlich ihrer Sicherheit untersucht und bewertet. Die experimentelle Überprüfung erfolgt anhand von 65 Querkraftversuchen mit Spannbeton-Fertigdecken. Anschließend werden Vorschläge zur Anwendung von DIN EN 1168 in Deutschland gemacht.

Abstract

In Germany, the use of prestressed hollow core slabs has so far been regulated by the national technical approvals of the Deutsches Institut für Bautechnik. In Europe, the product standard DIN EN 1168 regulates the design of prestressed hollow core slabs. By a verdict of the European Court of Justice from October 16th 2014, the list of German national technical approvals B, part 1 and other additional national requirements on harmonized construction products was annulled by October 15th 2016. From a technical perspective, a comparison of the design approaches of the different codes was therefore necessary. Due to the cross-section shape of precast hollow core slabs there are several particularities regarding especially the shear capacity when compared to solid cross-sections. In this paper, the different design equations of the technical approvals and DIN EN 1168 will therefore be assessed regarding their safety level on the basis of theoretical and experimental investigations. The experimental assessment is performed with 65 shear tests on prestressed hollow core slabs. Finally, proposals will be made for the use of DIN EN 1168 in Germany.

Zusammenfassung

Bisher wurden Spannbeton-Fertigdecken in Deutschland nach Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) hergestellt, überwacht und bemessen. Aufgrund ihrer speziellen Querschnittsform, vorgespannter Litzen oder Drähte in Längsrichtung als einzige Bewehrung und der bei vielen Nachweisen in Ansatz gebrachten Betonzugfestigkeit ist eine Bemessung alleine nach DIN EN 1992–1–1 nicht möglich. Eine harmonisierte europäische Produktnorm für Spannbeton-Fertigdecken (Deutsche Fassung: DIN EN 1168) enthält neben Angaben zur Herstellung, Überwachung, Kennzeichnung usw. ebenfalls Bemessungsregeln, von denen jedoch nur vereinzelte Auszüge im Rahmen der Zulassungen des DIBt für tragende Bauteile angewendet werden durften. Durch ein Urteil des EuGH vom 16. Oktober 2014 wurden die Bauregelliste B Teil 1 und sonstige Zusatzanforderungen an europäisch harmonisierte Bauprodukte zum 15. Oktober 2016 aufgehoben. In diesem Zusammenhang ist absehbar, dass die Bemessung in Deutschland zukünftig wie in den europäischen Nachbarländern auf Basis von DIN EN 1168 erfolgt, gegebenenfalls in Verbindung mit Zusatzdokumenten zu bauartspezifischen Anforderungen. Der vorliegende Beitrag beschreibt aus technischer Sicht Empfehlungen zur Bemessung von Spannbeton-Fertigdecken nach DIN EN 1168 unter Beachtung des bisherigen Nachweiskonzeptes und Sicherheitsniveaus der Zulassungen. Dabei werden Bemessungsregeln der Zulassungen und nach DIN EN 1168 zusammengeführt und ingenieurmäßig bewertet.

Abstract

In Germany, precast prestressed hollow core slabs were in the past manufactured, checked and designed in accordance with national technical approvals issued by the German Building Authorities (DIBt). Due to their specific cross section, prestressed strands or wires as exclusive reinforcement and utilization of the concrete tensile strength for determining structural strength a design based exclusively on DIN EN 1992–1–1 is not possible. Besides regulations regarding the manufacturing process, labelling and quality checks, a harmonized European Product Standard (German version: DIN EN 1168) also contains design rules. However, in the scope of national technical approvals by the DIBt, only parts of these design rules could be applied to load-carrying slabs in Germany. By the verdict of the European Court of Justice (EuGH) from October 16th 2014, the list of German national technical approvals B, part 1 and other additional requirements on European harmonized construction products were annulled by October 15th 2016. In this context, it can be concluded that in Germany the design of hollow core slabs will be performed on the basis of DIN EN 1168 in the future similar to other European countries, possibly in combination with additional regulations considering the aspects of hollow core slabs as a construction type in the scope of the overall building. The present paper describes recommendations for the design of hollow core slabs from a technical point of view under consideration of the former principles and safety level. Design rules according to the construction approvals and DIN EN 1168 are combined and assessed.

Zusammenfassung

In der Planung und Ausführung von Hochbauvorhaben haben sich zwei übergeordnete Wege zur ganzheitlichen Optimierung des Bauprozesses entwickelt. Mithilfe des Management-Ansatzes Lean Construction und der Arbeitsmethode Building Information Modeling (BIM) soll der Bauprozess nachhaltig verbessert werden. Lean Construction und BIM werden aktuell in Deutschland größtenteils unabhängig voneinander gesehen und angewendet. Allerdings existieren bei dem Management-Ansatz und der Arbeitsmethode in zahlreichen Bereichen Gemeinsamkeiten, sodass eine kombinierte Anwendung als sinnvoll erscheint und zu einer ganzheitlichen Verbesserung führen kann. Für eine gemeinsame Anwendung sollten im Vorfeld die Schnittstellen und Gemeinsamkeiten von Lean Construction und BIM geprüft und dargestellt werden. Hierzu wurde am Institut für Baubetriebslehre der Universität Stuttgart ein Forschungsvorhaben durchgeführt, in dem die Schwierigkeiten einer gemeinsamen Anwendung analysiert und Schnittstellen sowie Synergien von Lean Construction und BIM dargestellt wurden. Die Schnittstellen und Synergien sind durch eine internationale Literaturrecherche ermittelt worden. In dem vorliegenden Beitrag werden die wesentlichen Inhalte des Forschungsvorhabens „Wechselwirkungen zwischen Lean Construction und der Arbeitsmethode BIM“ beschrieben. Der Schwerpunkt in diesem Beitrag liegt dabei auf den Schnittstellen zwischen Lean Construction und den zwei BIM-Anwendungsfällen Visualisierung und Bauablaufmodellierung. Die Ergebnisse der Schnittstellenanalyse machen deutlich, dass zahlreiche BIM-Anwendungen im Einklang mit den Zielen, Werkzeugen und Methoden sowie Prinzipien von Lean Construction stehen. Aus dieser Analyse wird das Phasenmodell abgeleitet, welches eine strategische Anwendung der beiden Ansätze über den kompletten Planungs- und Bauprozess empfiehlt. Dieses Modell kann Entscheidungsträgern dabei als übersichtliches Werkzeug zur Entwicklung eines integrierten BIM-Lean-Prozesses dienlich sein.

Abstract

In the planning and execution of construction projects, two superior approaches for the holistic optimization of the construction process have been established. Using Lean Construction and Building Information Modeling (BIM) is intended to improve the whole process on a sustainable basis. Currently in Germany, the two approaches are mainly considered and applied independently. However, similarities and common aspects are existing so that a combined application seems to be useful and could lead to a holistic improvement of the construction process. For a combined application, the interfaces and similarities should be presented and examined previously. For this purpose, a research project at the Institute of Construction Management, University of Stuttgart, has been drawn up which analyzed the difficulties and examined the interfaces and synergies with regard to a combined application of the two approaches. The interfaces and synergies have been determined by an international literature analysis. In the present article, the primary results of the study “Interaction between Lean Construction and the working method BIM” are presented. In this article, the focus lies on the interfaces between Lean Construction and the two BIM applications visualization and modelling of the construction process. The findings of the interface analysis indicate that many BIM applications are consistent with the goals, tools and principles of Lean Construction. Based on this analysis, a phase model is determined which suggests a strategical application of both approaches for the entire planning and construction process. This model can serve decision-makers as a clearly arranged tool for the development of an integrated BIM-Lean process.

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