Konzeption, Bemessung kalt / warm und Verbindungen

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1 Slim Floor Decken Konzeption, Bemessung kalt / warm und Verbindungen Walter Borgogno Thierry Delémont Stefano Bernasconi Dr. sc. techn., dipl. Ing. ETH dipl. Ing. EPFL dipl. Ing. ETH Borgogno Eggenberger + Partner AG, SG T ingénierie sa, Genève Ruprecht Ingegneria SA, Lugano 1 Inhalt 1. Allgemeines 2. Entwurf / Konzepte 3. Einwirkungen 4. Vorbemessung 5. Bemessung 6. Verbindungen 7. Ausführungsvarianten 8. Zusammenfassung 2 1

2 1. Allgemeines Integrierte Flachdeckenbauweise: Fertigteildeckenelemente lagern auf Unterflansch von asymmetrischen Stahlträgern Hoher Vorfabrikationsgrad, kurze Bauzeiten, Trockenbauweise, leicht 3 1. Allgemeines Tabellen für Tragwiderstände kalt und warm Stahlträger (I ya, W elya, V a,rd, M pla,rd ) Träger 1 (M plb1,rd, I b1 ), 2 Bew arten Träger 2 (M plb2,rd, I b2 ), 2 Bew arten 4 2

3 1. Allgemeines Tabellen für Tragwiderstände kalt und warm Trägertypen in C1/12 Jeweils für R 60 und R 90 Träger 1 (M b1,rd,fi, V Rd,fi ), 2 Bew arten Träger 2 (M b2,rd,fi, V Rd,fi ), 2 Bew arten 5 1. Allgemeines Statische Nachweise Nachweise der Deckenelemente kalt Nachweise der Deckenelemente warm Nachweise der Verbundträger kalt Nachweise der Verbundträger warm Nachweise des Systemtragverhaltens Ev. Nachweise für Deckenschwingungen Normen, Richtlinien: SIA 264, Kap. 5.5 EN 1168 od. Hersteller Regeln der Baukunst, 6 3

4 1. Allgemeines Tragsicherheit der Deckenelemente bei Raumtemperatur Biegung g und Querkraft M Rd und V Rd werden i.d.r. durch Hersteller angegeben Für Spezialfälle: EN Betonfertigteile Hohlplatten Systemverhalten: V Ed, fi 0, 35 V Rd 7 1. Allgemeines Tragsicherheit Verbundträger bei Raumtemperatur und im Brandfalle Biegung g (Werte gegeben g in C1/12) Querkraft (Werte gegeben in C1/12) 8 4

5 1. Allgemeines Tragsicherheit Deckenelemente im Brandfalle: ( ω( Θ) 1 2 Biegung g M ( Θ ) = d A f ( Θ ) Querkraft Rd p pd M Rd und V Rd werden i.d.r. durch Hersteller angegeben Für Spezialfälle: EN Betonfertigteile Hohlplatten Systemverhalten, Auflagesicherung: VEd, fi 0, 2V Rd 9 1. Allgemeines Tragsicherheit Anschlüsse / Verbindungen Träger Stütze, z. B. konstruktive Massnahmen Deckenelement Träger: Auflager auf Unterflansch (trägt längs und quer) Konstruktive Massnahmen (z.b. Bewehrung) 10 5

6 2. Entwurf / Konzepte Situation: Entwurf / Konzepte Erstellung eines generellen Layouts Hauptträger-Achsen Grosse Spannweiten für Hohlplatten 12 6

7 3. Einwirkungen Beton (inkl. Kammerbeton) 3.4 kn/m 2 Ständige Lasten 1.5 kn/m 2 Nutzlasten 3.0 kn/m 2 Raumtemperatur: q Ed = 11.1 kn/m 2 Brand: q Ed,fi = 5.2 kn/m 2 Bauzustand: q Ed,BZ = 7.4 kn/m Vorbemessung Betonhohlplatten: z.b. mit Stützweitentabellen V8/ Typ II Max. Spannweite für q N = 4.5 kn/m 2 : L max = 7.15 m > 6.80 m 14 7

8 4. Vorbemessung Slim Floor Träger q Ed = 11.1 * 5.1 * 1.25 = 70.8 kn/m M Ed = 70.8 * / 8 = knm q Ed,fi = 5.1 * 5.2 = 26.5 kn/m M Ed,fi = 26.5 * / 8 = 67.1 knm Vorbemessung warm: SFB HEB 180 FLB 380/10 kalt: SFB HEB 180 FLB 380/

9 5. Bemessung - Auswirkungen Slim Floor Träger Endzustand: q Ed = 11.1 * 5.1 * 1.25 = 70.8 kn/m M Ed = 70.8 * / 8 = knm V Ed =708* / 2 = kn Slim Floor Träger im Brandfalle: q Ed,fi = 5.1 * 5.8 = 29.6 kn/m M Ed,fi = 29.6 * / 8 = 74.9 knm V Ed,fi = 29.6 * 4.5 / 2 = 66.6 kn Slim Floor Träger Bauzustand: q Ed,BZ = 5.1 * 7.4 = 37.7 kn/m M Ed,BZ = 37.7 * / 12 = 63.7 knm V Ed,BZ = 37.7 * 4.5 / 2 = 84.8 kn Bemessung SF-Träger Kontrolle Schubwiderstand Bauzustand: V Ed,BZ = 37.7 * 4.5 / 2 = 84.8 kn < V a,rd = 275 kn Endzustand kalt: V Ed = 70.8 * 4.5 / 2 = kn < V a,rd = 275 kn Endzustand warm (R60): V Ed,fi = 29.6 * 4.5 / 2 = 66.6 kn < V Rd,fi = 270 kn,, 18 9

10 5. Bemessung SF-Träger Biegung Bauzustand Tragwiderstand M Ed,BZ = 37.7 * / 12 = 63.7 knm < M pla,rd = 184 knm Verformungen: q ser,bz = 5.1 m * 4.9 kn/m 2 = 25.0 kn/m w = 1/192 * 25 * /(210 * 10 3 * 60 * 10 6 ) = 4.2 mm = l / 1062 i.o Bemessung SF-Träger Biegung Endzustand Tragwiderstand Interpolation (SFB 180/ D20): b eff = 1500 mm: ohne ÜB: M plb,rd = 233 knm bzw. M a,rd = 184 knm mit 80 mm ÜB: M plb,rd = 530 knm mit 60 mm ÜB: M plb,rd = 60/80*( )+233 = 456 knm b eff 0.25*0.7*4.5 m 750 mm: M plb,rd = ( ) * 0.5 = 320 knm M Ed = 70.8 * / 8 = knm < M plb,rd = 320 knm Verformungen: q ser,ez = 5.1 m * 7.9 kn/m 2 = 40.3 kn/m w = 5/384 * 40.3 * /(210 * 10 3 * * 10 6 ) = 9.3 mm = l / 482 i.o

11 5. Bemessung SF-Träger Biegung warm Tragwiderstand Interpolation (SFB 180/ D20): b eff = 1500 mm: ohne ÜB: M b,rd,fi = 122 knm mit 80 mm ÜB: M b,rd,fi = 253 knm mit 60 mm ÜB: M p,rd,fi = 60/80*( )+122 = 220 knm b eff 0.25*0.7*4.5 m 750 mm: M plb,rd 220 * 0.5 = 110 knm M Ed,fi = 29.6 * / 8 = 74.9 knm < M b,rd,fi = 110 knm Bemessung SF-Träger FLA-Blech und Schweissnaht Auswirkung: v Ed = 3.4 * 11.1 = 37.7 kn/m m Ed = 37.7 * 0.07 = 2.6 knm/m v Ed Bemessung: w erf = 2.6 * 10 6 * 1.05 / 355 = 7.69 * 10 3 mm 3 /m t = 10 mm: w = 1000 * 10 2 /6 = 16.7 * 10 3 mm 3 /m i.o. Schweissnaht: a min = 4 mm Wahl: a = 5 mm 22 11

12 5. Bemessung SF-Träger Interaktion längs/quer und Schweissnaht Anforderung, damit keine Berücksichtigung Interaktion: v Ed = 34* = kn/m m Ed,quer,BZ 0.8 * m Rd Bemessung: m Rd = 16.7 * 10 3 mm 3 /m * 355 N/mm 2 / 1.05 = 5.65 knm/m m Ed,quer,BZ = 26kNm/m * 565= kNm/m 4.52 keine Berücksichtigung der Interaktion Bemessung Hohlplatte Endzustand Biegewiderstand ohne Überbeton Rissmoment ohne Überbeton Schubwiderstand ohne Überbeton 24 12

13 5. Bemessung Hohlplatte Endzustand Biegung m Ed,F = 11.1 * / 8 = 64.2 knm/m 88.3 knm/m M Ed,F = 1.2 * 64.2 = 77.0 knm Mit Überbeton: m Rd,ÜB 88.3 knm/m * 0.8 * 179 mm / (0.9 * 119 mm) = knm/m L = 6.80 m Bemessung Hohlplatte Endzustand Schub v Ed = 11.1 * 3.4 = 37.7 kn/m V Ed = 1.2 * 37.7 = 45.3 kn v Ed,q = 4.5 * 3.4 = 15.3 kn/m,q v Rd,ÜB v Rd,s = μ sinα Z RD,s α = 45 v Rd,HC = 52.1 kn/m v Rd,ÜB = t cd * d = 1.0 * 30 = 30.0 kn/m, v Rd,HC v Rd,tot = = 82.1 kn/m v Ed = 37.7 kn/m 2 12 pro 1.2 m i.o. flexibles Auflager: v Ed,q = 15.3 kn/m 0.35 * v Rd,tot = 28.7 kn/m i.o

14 5. Bemessung Hohlplatte Bauzustand q Ed,BZ = 7.4 kn/m 2 m Ed,BZ = 7.4 * /8 = 42.8 knm/m m Rd,Riss Riss = 43.2 kn/m v Ed,BZ = 7.4 * 3.4 = 25.2 kn/m v Rd,HC = 52.1 kn/m L = 6.80 m Bemessung Hohlplatte Brand Biegung: R90 gemäss Herstellerangaben (Bewehrungsüberdeckung) Schub: v Ed,fi = 5.8 * 3.4 = 19.7 kn/m Übertragung beim Ausfall des Unterflansches: mit μ = 1.0 v Rd,s = N / ( ) = 58.1 kn/m v Ed,fi = 19.7 kn/m i.o.,, flexibles Auflager: v Ed,q = 15.3 kn/m 0.2 * v Rd,tot = 16.4 kn/m i.o

15 5. Bemessung Hohlplatte Weiteres Durchlaufwirkung der Hohlplatte ergibt zusätzlich besseres Verhalten. Schwind-Bewehrung Zusätzlich DL-Bewehrung Bemessung - Konstruktives Randträger: 30 15

16 5. Bemessung - Konstruktives Auflager bei Wänden: Bemessung - Konstruktives Verstärkungsträger z.b. für Abfanglasten Randträger parallel zu Hohlplatten 32 16

17 6. Verbindungen Ausführungsvarianten 34 17

18 7. Ausführungsvarianten Ausführungsvarianten 36 18

19 7. Ausführungsvarianten Ausführungsvarianten 38 19

20 8. Zusammenfassung - Slim Floor Decken = integrierte Flachdeckenbauweise - Hoher Vorfabrikationsgrad, kurze Bauzeiten - leicht, Trockenbauweise - C1/12: Tabellen für Tragwiderstände von SF-Trägern 39 20