Effiziente Verbundflachdeckenträgersysteme im Hochbau – Ganzheitliche Optimierung für Montage und Nutzung

Bisher wurden Verbundträger vorwiegend als isolierte Bauelemente behandelt, die Integration in ein System insbesondere die Ausbildung der Verbundknoten, der Anschlüsse der Verbundträger an andere Bauelemente wie Stützen, wurde der Praxis überlassen. Das Ziel dieses Vorhabens war die integrierte Betrachtung von wirtschaftlicher Bemessung der Verbundträger einerseits und geeigneter Knotenausbildung andererseits. Schwerpunkte der durchgeführten Untersuchungen waren Fragen der Gebrauchstauglichkeit, insbesondere die notwendige Erfüllung von Verformungskriterien, desweiteren Fragen einer montagegerechten Ausbildung der Verbundknoten. Ebenso spielt bei Verbundbaulösungen der Brandschutz entscheidende Rolle. In diesem Zusammenhang wurden Lösungen für die brandschutztechnische Ausführung der Träger ebenso wie für die Anschlusskonstruktionen entwickelt. Für das Verformungsverhalten von Verbundflachdeckenträgersystemen konnte auf Basis einer umfangreichen analytischen Untersuchung ein nicht-linearer Berechnungsansatz abgeleitet und hierbei die sog. Verformungsbezogene mittragende Breite eingeführt werden. Dieser Berechnungsansatz wurde in einem zweiten Schritt in einen linearen Ansatz weiterentwickelt, der es nun erlaubt, das nicht-lineare Tragverhalten von Slim-Floor Trägern sehr einfach mittels linearer Verformungsansätze zu berechnen. Im Gegensatz zu den bestehenden Normen, die durch konservativ Ansätze die Durchbiegung stark überschätzen, können jetzt aufgrund realsistischer Verformungen die Querschnitte wirtschaftlicher dimensioniert werden. Für die Anschlüsse und Ausbildung der Knoten wurden an typischen Querschnitten Konstruktionslösungen aufgezeigt, die einen sehr wirtschaftlichen Einsatz dieser Stahlbauverbindungen zulassen. Neben gelenkigen Anschlüssen sind auch Beispiele für einen biegesteifen (durchlaufenden) Trägerstoß aufgezeigt, die in Hinblick auf die Tragreserven im Brandfall aktiviert werden können. Die dargestellten Systemlösungen zeigen, dass die konsequent effiziente Systemlösung vom Träger auf den Anschluss fortgesetzt werden kann. Ziel des dritten Arbeitspaketes war es, den Brandwiderstand von typischen Slim-Floor Systemen zu untersuchen und ggfs. durch konstruktive Maßnahmen (Ausbildung als Durchlaufträger, zusätzliche Längsbewehrung) zu verbessern. Die analytischen Lösungen zeigen hierbei, dass alle Träger ohne zusätzlichen Aufwand eine Feuerwiderstandszeit von F30 besitzen. Einen deutlichen Gewinn an Brandwiderstand erzielt man durch die Ausbildung von durchlaufenden Systemen. Hierbei können Tragreserven aktiviert werden, die für die Bemessung im Brandfall einen entscheidenden Vorteil bieten. Durch die Ergebnisse sind Verbunddeckenlösungen möglich, die neben der Wirtschaftlichkeit noch zusätzliche Vorzüge bieten, wie Bauzeitverkürzung durch geeignete Vorfertigung und montagegerechte Knotenanschlüsse, Komfort in der Nutzung durch die Durchbiegungsbegrenzung und Sicherheit auch in Hinblick auf den Brandschutz. So kann festgestellt werden: „Das Ziel des Vorhabens wurde also erreicht.“

Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf
Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann
Projektbearbeiter: Prof. Dr.-Ing. Gunter Hauf

Leibniz Universität Hannover, Institut für Stahlbau
Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann

Stahl + Verbundbau gmbh, Dreieich

Dieses IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

von Juni 2008 bis Mai 2010