Experimentelle Bewertung der Tragfähigkeit eines bestehenden Spannbetonhallenbinders

Abstract

Bestehende Hochbauten oder einzelne Tragstrukturen von Bestandsobjekten müssen unter Umständen einer Neubewertung der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit nach aktuellem Normenstand unterzogen werden. Diese Neubewertung ist zum Beispiel bei erheblichen Investitionen zur Bauwerksverbesserung, bei im Vergleich zu den ursprünglichen Beanspruchungen erhöhten Einwirkungen, bei größeren konstruktiven Eingriffen in das Tragwerk, bei Feststellen von konstruktiven Mängeln etc. notwendig. Eine rechnerische Neubewertung des in dieser Arbeit zu untersuchenden 50 Jahre alten Spannbetonhallenbinders mit veränderlicher Querschnittshöhe und Knick in Feldmitte ist aufgrund der ersten beiden Punkte erforderlich. Kapitel 2 beschreibt zuerst die allgemeine Vorgangsweise bei der Durchführung von Tragfähigkeitsbewertungen bestehender Hochbauten in Österreich. Dabei wird auch auf die Schwierigkeiten eingegangen, welche bei der Querkraftnachrechnung nach heute gültigen Normenwerken auftreten können. Der Großteil der Bestandsstrukturen kann nämlich aufgrund einer im Vergleich zu früheren Normengenerationen in gewissen Fällen konservativeren Herangehensweise die derzeitigen Querkraftnachweise nicht erbringen. Dabei wird die tatsächliche Querkrafttragfähigkeit oftmals unterschätzt. Auch wird die Aufnahme von Umlenkkräften in Betontragwerken aufgrund des geknickten Obergurts des Hallenbinders theoretisch behandelt. In Kapitel 3 erfolgt die rechnerische Neubewertung des Spannbetonhallenbinders nach aktuellem Normenwerk. Die Querkraftnachweise im Auflagerbereich können nicht erfüllt werden. Auch wurde zur Rückverankerung der Umlenkkraft in Feldmitte keine ausreichende Bügelbewehrung angeordnet. Weil vielen Bestandsgebäuden auch bei Nichterfüllung aktueller Nachweise durchaus eine ausreichende Schubtragfähigkeit bescheinigt werden kann, wurde der Spannbetonhallenbinder im Maßstab 1:1 und mit gleichwertigen Materialgüten nachgebaut. An den Nachbauten wurden Versuche zur Querkraft- und Umlenkkrafttragfähigkeit durchgeführt - diese sind in den Kapiteln 4 und 5 beschrieben und interpretiert. Trotz der nach heutiger Sichtweise vorhandenen Konstruktionsmängel in Form der geringen Schubbewehrung in den Auflagerbereichen und der nicht vorhandenen zusätzlichen Vertikalbügel zur Aufnahme der Umlenkkraft kann dem Spannbetonhallenbinder aufgrund der experimentellen Tragfähigkeitsuntersuchung eine ausreichende Querkraft- und Umlenkkrafttragfähigkeit bescheinigt werden.

Existing buildings or individual supporting structures must undergo reassessments of bearing and serviceability capacities according to up-to-date technical standards if investments are made to improve the building structure, if current actions are higher than the original actions, if bigger constructional measures are made, if constructive defects are detected, etc. Because of the first two points the 50 years old prestressed girder which is analysed in this thesis needs to be reassessed by way of calculation. The girder has variable cross section heights and a kink in the axis of symmetry. Chapter 2 describes the general approach of reassessing the bearing capacity of existing buildings in Austria. Also, the difficulties of reassessing the shear capacity are explained. A large part of the existing buildings are not able to fulfil the demanded shear capacities. The actual shear capacity is thereby often underestimated. This is due to a, in certain cases, more conservative approach in current standards compared to former generations of standards. Furthermore, deviation forces in concrete structures are theoretically discussed because of the girder-s kink. Chapter 3 comprises the reassessment of the existing prestressed girder by way of calculation in accordance with current standards. The demanded shear capacities are not met. Also, there is not enough stirrup reinforcement to take the deviation force in the middle of the girder. Even though they don-t fulfil verifications in current standards many existing buildings might have a sufficient shear capacity. This is why the existing prestressed girder was replicated at a scale of 1:1 and with equivalent materials in order to carry out tests. The tests were designed to determine the actual shear and deviation force bearing capacities- these are described and interpreted in chapters 4 and 5. The tests show that the girder has in fact a sufficient shear and deviation force bearing capacity.