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Deckensystem mit Doppelverbundtechnik

Aus Hochleistungsbetonen und schlanken Stahlträgern lassen sich kostengünstige Halbfertigteile für weitgespannte stützenfreie Dachsysteme und Deckenplatten ohne Brandschutz-anforderungen (z. B. Parkhäuser) oder mit feuerhemmenden Unterdecken entwickeln. Durch einen hohen Vorfertigungsgrad kann der Bauablauf im Vergleich zu einem konventionell hergestellten Deckentragwerk stark beschleunigt und vereinfacht werden. Die hier vorgeschlagenen Halbfertigteile bestehen aus einem halbierten stählernen I-Profil, das den Untergurt und den Steg bildet. Der Obergurt wird aus einer 3 cm dünnen Platte aus Hochleistungsbeton (HPC) gebildet. Die Elemente können als PI-Platten vorgefertigt, auf die Baustelle transportiert, dort zu einem Deckenfeld oder Pultdach ausgelegt und mit Ortbeton ergänzt werden. Die technische Innovation besteht darin, dass hierfür speziell entwickelte Verbundmittel am oberen Stegrand den kraftschlüssigen Verbund sowohl mit der Hochleistungsbeton-platte als auch dem Aufbeton bewirken. Die zu entwickelnden kombinierten Verbundmittel für den angestrebten Doppel-verbund bestehen zum einen aus sogenannten Stahlscharen, mit denen der Verbund zwischen Stahlträger und HPC-Platte hergestellt wird, und zum anderen aus Puzzleleisten, die für den Verbund zwischen Stahlsteg und Betonergänzung sorgen. Zwischen den Puzzleformen entstehen sogenannte Beton-dübel (siehe Abbildung). Das entwickelte Verbundsystem baut auf umfangreiche Vorarbeiten auf, deren Ergebnisse die Grundlage für die Entwicklung des Verbundsystems bilden. Zur Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens des Verbundsystems (Stahlscharen und Betondübel) wurden Push-out Versuche durchgeführt. In den Push-out Versuchen wurden die Oberflächenrauigkeit der Primärplatte, die Querbewehrung und der Bauzustand variiert, um deren Effekte auf das Tragverhalten des Verbundmittels zu untersuchen. Dabei wurden zwei verschiedene Test-set-ups verwendet. Anschließend erfolgte eine Analyse des Last-Verformungsverhaltens. Bei den Versuchskörpern ohne Querbewehrung trat nur ein Versagen infolge Spaltens auf. Mit Querbewehrung sind Ausstanzen oder kombiniertes Versagen (Spalten und Ausstanzen) erreicht worden. Die Anordnung von Querbewehrung führte zu einem besseren duktilen Nachbruchverhalten und zu einer geringen Steigerung der Tragfähigkeit des Verbundmittels.Auf der Grundlage von klein- und großmaßstäblichen experimentellen Untersuchungen sowie FE-Berechnungen soll letztendlich ein praxistaugliches ingenieurmäßiges Bemessungsmodell abgeleitet werden.

Eckdaten:

Antragsteller: Technische Universität Kaiserslautern, Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion

Forscher: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schnell, Dipl.-Ing. Fadi Mikdad

Drittmittelgeber: DUCON GmbH, HALFEN GmbH, Domostatik GmbH

Projektstart: 01.10.2015

Projektlaufzeit: bis 01.10.2017

Fachliche Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger, Dr.-Ing. Thorsten Heidolf, Dr.-Ing. Nobert Sauerborn