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Bemessung von Industriefubden

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Bemessung nach Bemessungsmodell

Die Bemessung erfolgt auf Grundlage der DIN 1045 (Betonprojektierung) und des DBV-Merkblatt Merkblatt Grundlagen zur Beanspruchung von Industriefubden aus Stahlfaserbeton" (1992 ) und des DBV Merkblattes Stahlfaserbeton (2001 ). Es handelt sich bei herkmmlichen Industriefubden um baurechtlich nicht relevante Bauteile (unterliegen nicht der Bauordnung) und somit ist keine gesonderte Bauartenzulassung notwendig. Die Bemessung auf Basis der Westergaard Formeln bzw. des Modells einer elastisch gebetteten Bodenplatte sind Stand der Technik.

Abb.1 Bemessungsprogramm TABI

Alle Gren der Belastungen, die auf das Bauteil einwirken, werden erfat und ergeben die Beanspruchungen. Das Bauteil mu durch die Variierung der Einflugren so projektiert werden, da die Beanspruchbarkeit grer gleich den Beanspruchungen ist. Die technischen Parameter (z.B.Plattenstrke, Faserdosierung oder Betongte) sind solange zu variieren, bis diese Bedingung erreicht ist.Neben den Werten aus der Bemessung sollten dabei aber Risiken, die sich aus den Verhltnissen auf der Baustelle ergeben, mit in die berlegung einbezogen und eine gewisse zustzliche Sicherheit vorgesehen werden.Folgende Einflugren werden bercksichtigt:

Untergrund

Als empirisches Modell wird von der elastischen Bettung der Bodenplatte ausgegangen. Entweder ist direkt ein Bettungsmodul k bekannt oder dieses kann aus den Werten des Plattendruckversuches nach DIN 18134 (EV1 (Erstbelastung) und EV2 (Zweitbelastung)ermittelt werden.

Die Spanne reicht dabei von einem EV2 von z.B. 40 MN/ m bei Dmmung als Untergrund bis hin zu einem EV2 von 180 MN/ m , der durch das Einbringen einer Sauberkeitsschicht erreicht wird. Bei einer gut verarbeiteten Recycling- oder Schotterschicht kann ein EV2 von 100 MN/ m angenommen werden knnen.

Das Verhltnis EV2 / EV1 sollte 2,0 erreichen. Ein Wert von 2,5 darf nicht berschritten werden. Ansonsten ist die Tragschicht nachzuarbeiten

Entscheidend dabei ist die gleichmige Verdichtung des Bodens.

Abb.2 Bearbeitung des Planums

Betongte

Je hher die Betonfestigkeit um so grer ist die Biegezugfestigkeit. Die Betonfestigkeiten sollten aber nicht hher als ein B45 (C35/ 45) gewhlt werden. In der Regel kommt ein B25 (C25/ 30) zum Einsatz. Bei erhhten Anforderungen an die Druckfestigkeit des Betons oder bei sehr hohen Biegezugkrften (Funktion der Druckfestigkeit) sollte eine hhere Betonfestigkeit gewhlt werden.Das Elastizittsmodul kann nach DIN 1045 fr einen Normalbeton mit annhernd gleicher Rohdichte in Abhngigkeit von der Druckfestigkeit angegeben werden.

Nenndruckfestigkeit[N/ mm]WN E-Modul Eb[N/ mm]

25

30000

35

34000

45

37000Tab.2 Anzunehmende Elastizitsmodule des Betons in Abhngigkeit von der Betongte

Lastfall Flchenlast

Ausgehend von den zu erwartenden Flchenlasten wird das Moment und die daraus resultierende angreifende Spannung wie folgt berechnet

2 b2 ah

Nach Hetnyi entsteht fr einen Plattenstreifen mit 1 m Breite das kritische (negative) Biegemoment im Punkt C gemss obenstehender Skizze und betrgt fr eine Flchenlast q mit einer Lnge 2b und einer nicht belasteten Lnge 2a (Voraussetzunng b >> 3a):

Mc q22 ea sin( a)

, mit 3k4 E h6 M C fh2

Minimale Flchenlasten nach CUR 36 (NL)

Lagerhalle / Speditionslager

2,5 KN/ m fr jeden Meter Lagerhhe mit einem Minimum von15 KN/ m

Papierlager

4,5 KN/ m fr jeden Meter Lagerhhe; mindestens 15 KN/ m

Druckerei

12,5 KN/ m

Eisenerzgieerei

20 KN/ m

Technische Rume

5 KN/ mTab.2 Normierte Flchenlasten nach CUR 36 (NL)

Oftmals werden auch bei kombinierten Lasteinwirkungen Flchenlasten angegeben. Da der genaue Lastverlauf schwer einzuschtzen ist, sind diese Ersatzlasten nicht selten berdimensioniert.

Abb.3 Industriefuboden, bei dem Flchenlastenund verschiedene Punktlasten betrachtet werden muten

Lastfall Einzellasten

3 Lastflle sind zu untersuchen:

1

2

3

Lastfall 1: Punktlast in Feldmitte

0.275 Q (1 ) [lg( Eh 3 ) 0.436 ]QMh 2 k b4

Lastfall 2: Punktlast am Feldrand

3

0.529 Q (1 0.54 ) [lg( Eh ) lg( 0.1b ) 1.08]QRh2 k b 4 1 2

Lastfall 3: Punktlast in der Ecke

3Q 120000 (1 2 ) k)0.3 (0.1 2 )1.2 ]QE [1(h 2 E h3 a

Lastfall 2 gibt in der Regel ca. 50 - 70% hhere Spannungen als Lastfall 1 Lastfall 3 gibt i.d.R. sogar ca. 100% hhere Spannungen als Lastfall 1je nach Querkraftbertragung in der Fuge wird Lastfall 2 oder 3 massgebend fr die Bemessung

Abb.4 Querkraftbertragung durch Fugenprofile

Verkehrslasten (Dynamische Punktlasten)

Nach DIN 1055 und DIN 1072 sind die Rad- und Achslasten der einzelnen Fahrzeuge vorgegeben. Im besten Fall greift man auf entsprechende Angaben der Hersteller zurck. Die Lasten, die auf die Rder wirken, werden ber die Aufstandsflchen in den Boden abgetragen. Dadurch ergibt sich der entsprechende Kontaktdruck. Die Aufstandsflche und somit der Kontaktdruck wird entscheidend von der Art der Bereifung bestimmt.Im Allgemeinen ist von folgenden Werten auszugehen:Bercksichtigt werden die einwirkenden Einzellasten der Fahrzeuge und deren Kontaktdruck welcher durch die einwirkende Last und die Aufstandsflche (Abhngig von Reifenart) ermittelt wird.

FahrzeugGesamt- gewichtRadlastKontaktdruckSLW60,0 t100,0 KN0,83 N/ mm

45,0 t75,0 KN0,83 N/ mm

40,0 t65,0 KN0,83 N/ mm

30,0 t50,0 KN0,65 N/ mm

27,0 t40,0 KN0,65 N/ mmLKW12,0 t6,0 t3,0 t40,0 KN20,0 KN10,0 KN0,60 N/ mm0,38 N/ mm0,38 N/ mmGabelstapler sehr schwer13,0 t60,0 KN0,8 N/ mmluftbereift

Gabelstapler schwer7,0 t32,5 KN0,8 N/ mmluftbereift

Gabelstapler mittel3,5 t15,0 KN0,8 N/ mmluftbereift

Gabelstapler klein2,5 t10,0 KN0,8 N/ mmluftbereift

Gabelstapler sehr schwer13,0 t60,0 KN3,0 N/ mmVollgummibereifung

Gabelstapler schwer7,0 t32,5 KN3,0 N/ mmVollgummibereifung

Gabelstapler mittel3,5 t15,0 KN3,0 N/ mmVollgummibereifung

Gabelstapler klein2,5 t10,0 KN3,0 N/ mmVollgummibereifung

Tab.3 anzunehmende Werte fr Lasten aus Verkehr

Abb.5 Verkehrslasten aus Gabelstapler u nd LKW - VerkehrBemessung von Industriefubden nach Bemessungsmodell Seite 10

Statische Punktlasten

Typische Anwendungsflle hierfr sind Regalstiele oder Sttzen, wo die Punktlasten ber die Aufstandsflchen in den Boden abgetragen werden. Die Gre der Aufstandsflchen bestimmt den Kontaktdruck.

Bei mehreren Punktlasten mu der Abstand zueinander beachtet werden, da es zu Lastberlagerungen kommen kann.

Abb.6 Punktlasten aus Regalfen und ContainernBemessung von Industriefubden nach Bemessungsmodell Seite

Lastfall Schwinden

Die Spannung welche durch das Schwinden einer freien Platte entsteht, kann in Funktion der Reibungskonstante c, des Fugenabstandes L sowie des Platteneigengewichtes G, folgendermaen beschrieben werden:

0.5 c L (G P1)h c = Reibungsbeiwert L = FugenabstandG = PlatteneigengewichtP1 = langfristige Verkehrslasten

Dabei ist von folgenden Reibungsbeiwerten auszugehen:

Untergrund

Gleitschicht

Reibungsbeiwert

Mineralgemisch

keine

1,4 2,1

Sandbett

keine

0,9 1,1

Sandbett

PE - Folie

0,5 0,7

Unterbeton

1 Lage PE - Folie

0,8 1,4

Unterbeton

2 Lagen PE - Folie

0,6 1,0

Unterbeton

Beschichtete Folie

0,1 0,15

Die hchste kritische Spannung der untersuchten Einwirkungen ergibt die zu beachtende hchste Belastung, die kleiner als der Widerstand (in Abhngigkeit von Betongte, Plattenstrke und bettung sowie Fasergehalt) sein mu.

Bemessungsbeiwerte

Die Bemessungsbeiwerte bercksichtigen zu betrachtende Randbedingungen des Industriefubodens.

Der Poisson-Beiwert trifft eine Aussage zur Querdehnung und hat wenig Einflu auf die Bemessung.

Entsprechend dem Anwendungsgebiet werden die Spannungen noch mit einem Sicherheitsbeiwert multipliziert.

AnwendungsgebietSicherheits- beiwertI = bliche Industriefussbden1,5II = Industriefussbden mit Beschrnkung der Rissbreite2,0II = erhhte Anforderungen an die Rissffnung2,5

Der dynamische Sicherheitswert oder Schwingbeiwert sichert, da dynamische Effekte, welche zu Ermdung fhren knnen bercksichtigt werden. In Deutschland wird in der Regel 1,4 angenommen. Liegen Anwendungsflle vor, die von einem Regelfall abweichen kann er gegebenenfalls erhht oder abgemindert werden.

Bei nachtrglich geschnittenen Scheinfugen sichern die Stahlfasern die Querkraftbertragung. Bedingt durch die Tatsache, dass die Fasern sehr fein ber den gesamten Beton verteilt sind, wird die Rissffnung in der Fuge entsprechend gnstig beeinflusst. Da der Riss sich nicht unkontrolliert ffnen und schliessen kann und die ffnung begrenzt ist, ist es mglich eine Kraftbertragung ber Abscheren zu sichern, da ein Ermdungsbruch (welcher bei grsserer Rissffnung und Biegung der Faser entsteht) ausgeschlossen werden kann. Die Fuge stellt ein stabiles Gelenk dar, wobei die Spannungsabminderung um 40% gegenber dem freien (beweglichen) Rand gerechtfertigt ist, wie dies auch in den meisten Richtlinien wiederzufinden ist. Die Querkraftbertragung an Prefugen erfolgt ber entsprechende Profile oder Verdbelung. Wenn die Querkraftbertragung am Plattenrand oder in den Ecken gesichert ist, drfen die entsprechenden Spannungen um 40% abgemindert werden.

Bei der Annahme von Zwillingsreifen darf fr die Lastart LKW/ SLW, die entsprechende Spannu ng um 20% gegenber der Belastung aus Einzelreifen abgemindert werden.

Beim Berechnungsverfahren nach Westergaard, drfen die Grundwerte der Sicherheitsabstnde mit einem Faktor von mindestens 0.8 abgemindert werden.