Durchstanzexperimente an Plattenvierteln - Optimierung der Symmetrielagerung und Verifikation gegenüber Vollplatten

Die Beschreibung des Durchstanzverhaltens von dicken Stahlbetonplatten stellt Ingenieure seit Jahrzehnten vor große Herausforderungen. Der komplexe räumliche Spannungszustand im Bereich der Decken-Stützenverbindung, welcher zudem von einem Maßstabseffekt überlagert wird, führt zu uneinheitlichen, teils widersprüchlichen Vorstellungen des Tragverhaltens. Gleichzeitig können maßstäbliche experimentelle Untersuchungen aufgrund hoher Prüflasten und Eigengewichte nur an vergleichsweise dünnen Platten durchgeführt werden.
Ein an der Ruhr-Universität Bochum entwickeltes Versuchskonzept soll nun erstmals Experimente an dicken Platten erlauben. Zu diesem Zweck wurde eine Lagerung entwickelt, welche die Nutzung von Bauteilsymmetrien im Versuch ermöglicht. Angewendet auf einen doppelt symmetrischen Deckenausschnitt kann so ein Plattenviertel anstelle einer ganzen Stahlbetonplatte geprüft werden.
Im Beitrag wird die Weiterentwicklung des Konzepts präsentiert. Zwei Anschlussvarianten reduzieren ungewollte Versteifungseffekte im Anschlussbereich zwischen Versuchskörper und Symmetrielagerung, die in einem ersten prototypischen Durchstanzversuch zu einer Überschätzung der Tragfähigkeit führten. Zur experimentellen Absicherung des Konzepts wurde eine Versuchsreihe, bestehend aus einer ganzen Stahlbetonplatte sowie zwei korrespondierenden Plattenvierteln, getestet. Beide Versuchsarten führen zu nahezu identischen Ergebnissen, was auch rechnerisch gezeigt wird.

Punching experiments on slab quarters - Optimization of symmetry bearings and verification to full-sized slabs
Since decades, the punching shear behavior of thick RC slabs poses a major challenge in civil engineering. The complex three-dimensional stress state at column-slab links along with a distinct size effect leads to inconsistent and sometimes even contradictory perceptions of the load-bearing behavior. Concurrently, full-scale tests of RC slabs are limited to comparatively thin members due to progressively rising test loads and nearly unmanageable self-weights.
To enable experimental investigations of actually thick RC slabs for the first time, a test-concept was established at the Ruhr-Universität Bochum, Germany. The basic idea of this test-concept is to consequently utilize axial symmetry in experiments. Exploiting symmetry, a slab quarter can be tested instead of a common double symmetric RC slab. Such a symmetric reduction provides entirely new testing ranges for RC slabs while maintaining the infrastructure already at hand.
This contribution presents the recent enhancements of the test-concept. Two joints for load transfer at interconnection are modified to reduce unintended stiffening effects which had occurred in a first prototypical punching shear test. For experimental validation, a new test program comprising a full-sized reference slab and two slab quarters was launched. The results provide evidence, that both experimental setups deliver almost identical results, which is confirmed by recalculations, too.