FoundPlateOptPunch - Ganzheitliche Optimierung des Durchstanznachweises von Fundamentplatten

Das Durchstanzen von Fundamentplatten ist oftmals der maßgebende Nachweis für die Dicke der Platte. Zusätzlich ergeben sich aus diesem Nachweis oftmals erhebliche Bewehrungserhöhungen sowie die Anordnung zusätzlicher Durchstanzbewehrungen in Kombination mit lokalen Plattenverstärkungen (Vouten). Das normative Nachweisformat ist allerdings hinsichtlich des tatsächlichen mechanischen Verhaltens kritisch zu hinterfragen. Wichtige Faktoren für den Versagensmechanismus, wie das Zusammenwirken der Stützen, das Umlagerungspotential innerhalb des Bauwerks und die notwendige bzw. mögliche Rotation der Platte, werden im Modell nicht direkt und auch nur empirisch berücksichtigt. Hinzu kommt, dass die Ermittlung der Durchstanzkräfte je nach Vorgehensweise(konventioneller 2D-Lastabtrag versus Ermittlung am 3D-Gesamtmodell) sehr unterschiedlich ausfallen können und im Zuge einer Ausführungsstatik oftmals je nach etabliertem Bürostandard zugrunde gelegt werden. Die Bandbreitevariiert hier von der Dimensionierung mit der jeweils ungünstigsten Schnittgröße aus der 2D- und 3D-Analyse über Ansatz des Mittelwerts bis hin zu gewichteten Mitteln aus diesen Ergebnissen. Im beantragten Vorhaben wird versucht, den Versagensmechanismus des Durchstanzens von Fundamentplatten für reale Bauwerksbedingungen realistisch abzubilden. Hierzu werden diverse Simulationsmodelle, beginnend mit der thermohygromechanischen Simulation, über praxisübliche 3D-Gesamtmodelle von Bauwerken hin zu geotechnischen Simulationsmodellen mit hochwertigen Stoffgesetzen sowie bruchmechanischen Simulationsmodellen für Beton erstellt und miteinander verknüpft. Das Ergebnis des Vorhabens ist ein mechanisch konsistentes Nachweisverfahren für Durchstanzen von Fundamentplatten unter Berücksichtigung Boden-Bauwerk-Interaktion und dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept. Neben dem enormen Potential an Ressourceneinsparung im Vergleich zu klassischer Ausführung von Fundamentplatten werden in dem Forschungsvorhaben auch Untersuchungen zu innovativen Bauweisen durchgeführt. Konkret soll das entwickelte Verfahren als Wegbereiter für die folgenden innovativen Bauweisen dienen: • Voutenfreie Fundamentplatten • Stahlfaserbewehrte Fundamentplatten • Aufgelöste Fundamentplatten • Dünne Industriefußböden • Gruppenwirkung Stützenreihen Das beschriebe Nachweisverfahren soll sowohl für dicke Fundamentplatten (z.B. von Hochhäusern) als auch für dünne Bodenplatten (z.B. Industriefußböden von Hallenbauten) ausgelegt werden.