Die heutige Architektur fasziniert mit einem offenen, lichtdurchfluteten Baustil, welcher mit der Forderung schlanker tragender Bauteile einhergeht. Der Baugrund als begrenzte Ressource und die dadurch bedingten hohen Grundstückspreise lassen Bauwerke immer höher anwachsen. Die lebenszyklusorientierte Planung beinhaltet unter anderem das Verlangen der einfachen Nutzungsänderung von Gebäuden. Gleichzeitig schlägt sich der nachhaltige Gedanke im Sinne eines geringen Materialverbrauchs sowie die Wirtschaftlichkeit und die Forderung möglichst großer Nutzflächen in der Dimensionierung der tragenden Bauteile nieder. Der Anspruch der zuvor genannten Aspekte resultiert unter anderem in hoch belasteten Stützen, bei gleichzeitiger Minimierung des Querschnitts. Durch Forschung und Weiterentwicklung in der Materialwissenschaft ist es möglich, für schwierige Anforderungen Lösungsansätze zu bieten. Einer dieser Lösungen stellt die neuwertige Verwendung des Baustoffes SAS 670/800 des Stahlwerks Annahütte (Hammerau, Deutschland) als Längsbewehrung in Druckgliedern dar. Dabei handelt es sich um einen hochfesten Bewehrungsstahl mit einer charakteristischen Fließgrenze von 670 N/mm2, welcher in Kombination mit hochfestem Beton in der Lage ist, sehr hohe Lasten bei geringem Querschnitt abzutragen. Bisher konnte der Einsatz von hochfesten Stützen im Hochhausbau in einigen Projekten realisiert und dadurch erste Erkenntnisse gewonnen werden. Zur geringen Erfahrung kommt die Tatsache, dass die Anwendungsgrenzen des EC 2 überschritten werden und daher die Bemessung nach Norm nicht möglich ist. Erst die europäische Zulassung [1] regelt die Bemessung und erleichtert dadurch den Einsatz. Um die Anwendung zu normieren, sind gegenwärtig Untersuchungen im Gange. Zusätzlich zu den Vorteilen in der Nutzungsphase ergeben sich aufgrund der Fertigteilbauweise der hochfesten Stützen auch wesentliche positive Aspekte für die Bauphase. Da hochfeste Stützen üblicherweise einen hohen Bewehrungsgrad aufweisen und daher Übergreifungsstöße nicht möglich sind, werden sie im Allgemeinen stumpf gestoßen. Es liegt daher nahe, den Stumpfstoß auf Höhe der Decke zu führen und durch diese zu unterbrechen. Dabei ergibt sich jedoch die Problematik der Durchleitung der hohen Kräfte der oberen in die untere Stütze durch die geringer tragfähige Stahlbetondecke. Eine Lösung bietet der Ansatz der von der TU Wien, am Institut für Tragkonstruktionen, Forschungsbereich für Stahlbeton- und Massivbau, entwickelten und patentierten Erhöhung der Querschnittsabmessungen an den Enden der Stützen. Durch die Aufweitung der Stützen im Bereich des Stützen-Deckenknoten steht der Belastung ein größerer Deckenbereich gegenüber. Die vorliegende Arbeit dient als Grundlage zum besseren Verständnis des Trag- und Verformungsverhalten von hochfesten Stützen mit aufgeweiteten Stützenenden. Dazu wurden verschiedene Ausführungen des Stützen-Deckenknoten mittels nicht linearen Berechnungsprogrammen simuliert. Die Ergebnisse bestätigen die Erhöhung der Tragfähigkeit sowie der Steifigkeit des Knoten durch diese Art der Ausführung. Demnach ist es aufgrund des hohen Potenzials des Stützen-Deckenknoten erstrebenswert, in weitere Forschung zu investieren. Als nächster Schritt sollten daher experimentelle Versuche durchgeführt werden. Das langfristige Ziel wäre, auf Basis der experimentellen Versuche und dieser sowie eventuell folgender numerischen Simulationen, ein Bemessungsmodell zu finden und diesen Stützen-Deckenknoten in der Norm zu berücksichtigen.
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Today's architecture fascinates with an open, light-flooded architectural style, which goes hand in hand with the demand for slim load-bearing components. The building area, as a limited resource, and the resulting high land prices allow buildings to grow ever higher. Life-cycle oriented planning includes, among other things, the demand for simple changes of use of buildings. At the same time, the sustainable idea in the sense of low material consumption as well as the economic efficiency and the demand for the largest possible effective areas are reflected in the dimensioning of the load-bearing components. The demand of the above mentioned aspects results, among other things, in highly loaded columns, while at the same time minimizing the cross-section.Through research and further development in materials science it is possible to offer solutions for difficult requirements. One of these solutions is the use of the building material SAS 670/800 of the company Annahütte (Hammerau, Germany) as new longitudinal reinforcement in compression members. This is a high-strength reinforcing steel with a characteristic yield strength of 670 N/mm2, and in combination with high-strength concrete it is capable of carrying very high loads with a small cross-section.Up to now, the use of high-strength columns in the construction of high-rise buildings has been realised in isolated cases and initial findings have been gained. In addition to the lack of experience, the application limits of EC 2 are exceeded and therefore design according to the standard is not possible. Only the European Technical Assessment [1] regulates the design which makes the application easier. Investigations are currently underway to standardize the application. In addition to the advantages during the utilisation, significant positive aspects for the construction phase also arise from the prefabricated construction of the high-strength columns. Since the columns usually have a high degree of reinforcement, overlap connections are not possible. For this reason high-strength columns are generally butt-jointed. It is therefore obvious to conduct the butt joint at the level of the slab and to interrupt it through this. This raises the problem of transmitting the high forces from the upper to the lower column through the low load-bearing reinforced concrete slab. A solution is offered by the approach of increasing the cross-sectional dimensions at the ends of the columns, developed and patented by the Technical University of Vienna, at the Institute of Structural Engineering, Research Unit Structural Concrete. Due to the expansion of the columns in the area of the column-slab-joint, a larger slab area is opposed to the load. The present paper provides a basis for a better understanding of the load-bearing and deformation behaviour of high-strength columns with widened column ends. Therefore different designs of the column-slab-joints were simulated by means of non-linear calculation programs. The results confirm the increase of the load-bearing capacity as well as the stiffness of the joint by this type of execution. It is desirable to invest in further research due to the high potential of the column-slab-joint. Therefore experimental tests should be conducted as the next step. The long-term aim is to find a design model on the basis of the experimental tests and possibly subsequent numerical simulations and to consider this column-slab-joint in the standard.
