Dura Gutachten

8/18/2019 Dura Gutachten

1/28DURA Durchstanzbewehrung Gutachten 1 DURA Armature de poinçonnement Expertise

1. Einleitung Seite 2

2. Durchstanzversuche 3

2.1 Durchstanzversuche an der EPF Lausanne 3

2.2 Durchstanzversuche an der EMPA 62.3 Übersicht der Durchstanzversuche 7

3. Bemessungsgrundlagen 8

3.1 Durchstanzwiderstand im Bereichder Durchstanzbewehrung 8

3.2 Widerstand der Betondruckdiagonale 9

3.3 Durchstanzwiderstand ausserhalb der Körbe 10

3.4 Durchstanzwiderstand ausserhalbder S-Elemente 11

3.5 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Stahlpilze 11

4. Bemessung von DURADurchstanzbewehrung 12

4.1 Durchstanzwiderstand im Bereichder Durchstanzbewehrung 13

4.2 Widerstand der Betondruckdiagonale 15

4.3 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Körbe 16

4.4 Durchstanzwiderstand ausserhalbder S-Elemente 17

4.5 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Stahlpilzemente 17

5. Vergleich mit Versuchen 18

6. Beurteilung des Bemessungskonzepts

für DURA Durchstanzbewehrung 24

7. Literatur 25

8. Bezeichnungen 26

DurchstanzbewehrungGutachten

Prof. Dr. Albin Kenel, Rapperswil

Dr. Stefan Lips, LyssSicherheit gegen Durchstanzen von Stützen durchFlachdecken und Bodenplatten.Gutachten zur Bemessung mit DURA Durchstanzbewehrung.

DURA®

Armature de poinçonnementExpertise

Prof. Dr Albin Kenel, Rapperswil

Dr Stefan Lips, LyssSécurité contre le poinçonnement de planchers-dalleset de radiers par des colonnes.Expertise pour le dimensionnement avec armaturede poinçonnement DURA.

1. Introduction Page 2

2. Essais de poinçonnement 3

2.1 Essais de poinçonnement à l’EPF Lausanne 3

2.2 Essais de poinçonnement à l’EMPA 62.3 Tableau des essais de poinçonnement 7

3. Bases de dimensionnement 8

3.1 Résistance au poinçonnement dans la zonede l’armature de poinçonnement 8

3.2 Résistance de la bielle de compression du béton 9

3.3 Résistance au poinçonnement à l’extérieur des paniers 10

3.4 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments S 11

3.5 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes têtes en acier 11

4. Dimensionnement de l’armature

de poinçonnement DURA 11

4.1 Résistance au poinçonnement dans la zonede l’armature de poinçonnement 13

4.2 Résistance de la bielle de compression du béton 15

4.3 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes paniers 16

4.4 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments S 17

4.5 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments de tête en acier 17

5. Comparaison avec les résultats d’essais 18

6. Évaluation du concept de dimensionnement

pour armature de poinçonnement DURA 24

7. Bibliographie 25

8. Notations 26

GUTACHTEN / EXPERTISE



1. Einleitung

Gemäss Norm SIA 262:2013 [1] für Betonbau Ziffer 0.4 sindAusnahmen «zulässig, wenn sie durch Theorie oder Versucheausreichend begründet werden oder wenn neue Entwick-lungen und Erkenntnisse dies rechtfertigen». Des Weiterenerlaubt Ziffer 4.3.6.5.8 der Norm SIA 262:2013 die Erhöhungder Faktoren 2 und 3.5 in Gleichung (69) Ziffer 4.3.6.5.8,falls experimentell bestätigt wird, dass ein vergleichbaresSicherheitsniveau wie im Bemessungsmodell für Platten

ohne Durchstanzbewehrung erreicht wird. Zu diesem Zweckwurden die 24 von der Firma F.J. Aschwanden AG durchge-führten [2, 3, 4] Durchstanzversuche an grossmassstäblichenVersuchsplatten mit DURA Durchstanzverstärkung nachneusten Erkenntnissen ausgewertet. Die Versuche wurdenso konzipiert, dass sie den generellen Ausführungsformenentsprechen. Deshalb sind, sofern die generellen Verlege-prinzipen eingehalten sind, keine verschärften Verlegebedin-gungen einzuhalten. Die detaillierte Auswertung der Versu-che zeigt, dass mit DURA Bewehrungen die im Kapitel 4dargelegten Ausnahmen zur Norm SIA 262:2013 und die sichdaraus ergebenden Höchstwerte des Durchstanzwiderstandsgerechtfertigt sind. Das vorliegende Dokument beschreibtund rechtfertigt diese Ausnahmen zur Norm SIA 262:2013 und

zeigt auf, wie ein mit der Norm SIA 262:2013 vergleichbaresSicherheitsniveau erreicht wird.

Bild 1: Versuchseinrichtung an der EPF Lausanne

1. Introduction

Figure 1: Dispositif d’essai à l’EPF Lausanne

Selon la norme SIA 262:2013 pour la construction en béton [1]chiffre 0.4, des dérogations «sont admissibles si elles sontsuffisamment justifiées par des théories ou par des essais,ou si de nouveaux développements ou de nouvelles connais-sances dans le domaine en question permettent une telledémarche». Par ailleurs, le chiffre 4.3.6.5.8 de la norme SIA262:2013 autorise l’augmentation des facteurs 2 et 3.5 dansl’équation (69) chiffre 4.3.6.5.8, si des expériences confirment

qu’un niveau de sécurité comparable à celui du modèle dedimensionnement pour les dalles sans armature de poinçon-nement est atteint. À ces fins, les 24 essais de poinçonnementeffectués par la société F.J. Aschwanden SA [2, 3, 4] surdes dalles d’essai à grande échelle avec renforcement aupoinçonnement DURA ont été analysés d’après les connais-sances les plus récentes. Les essais ont été conçus demanière à correspondre aux formes d’exécution générales.C’est pour cette raison que, dans la mesure où les principesde pose généraux sont respectés, aucune condition de poseplus stricte n’est à respecter. L’analyse détaillée des essaismontre qu’avec des armatures DURA les dérogations à lanorme SIA 262:2013 présentées au chapitre 4 et les valeursmaximales de la résistance au poinçonnement en résultant

sont justifiées. Le présent document décrit et justifie cesdérogations à la norme SIA 262:2013, et indique commentun niveau de sécurité comparable à celui de la norme SIA262:2013 est atteint.



2. Durchstanzversuche

2.1 Durchstanzversuche an der EPF LausanneDer Prüfumfang umfasste 21 Quadratplatten [3, 4] mit denAbmessungen 3.0 auf 3.0 m und Plattenstärken vonh = 250 mm bzw. 320 mm. Die Platten wurden mit einemGrösstkorn Dmax = 16 mm betoniert:– 9 Versuche mit DURA Bügelkörben– 3 Versuche mit DURA S-Elementen– 3 Versuche mit DURA S-Elementen kombiniert

mit DURA Bügelkörben– 4 Versuche mit DURA Pilz– 2 Versuche mit DURA Pilz kombiniert

mit DURA Bügelkörben

3000

120

8 0 0

1 1 4 0

4 6 0

2 5 0

S N

120

Probekörper/Specimen

Auflager-platte/Plaqued’appui

Gipsfuge/Couchede plâtre

Dywidagstab/Barre Dywidag 36 mm

Dywidagstab/Barre Dywidag 36 mm

3 Kraftmessdosen/3 capteurs de force 2000 kN

Kraftmessdose/Capteur de force1000 kN

Kraftmessdose/Capteur de force1000 kN

BIERI-Presse/Vérin BIERI 1000 kN

RHS 300.200.16

Stahlträger/Poutre en acierBetonblock/Bloc en béton

Spannboden/Sol de réaction

780 7801200

Bild 2: Versuchsaufbau, aus [3]

2. Essais de poinçonnement

2.1 Essais de poinçonnement à l’EPF LausanneDes essais ont été effectués sur 21 dalles carrées [3, 4]de 3.0 sur 3.0 m de surface, et d’épaisseur de h = 250 mmou 320 mm. Le diamètre maximum des granulats du bétondes dalles était de Dmax = 16 mm:– 9 essais avec paniers d’étriers DURA– 3 essais avec éléments S DURA– 3 essais avec éléments S DURA en combinaison

avec paniers d’étriers DURA– 4 essais avec tête DURA– 2 essais avec tête DURA en combinaison

avec paniers d’étriers DURA

Figure 2: Montage expérimental, de [3]



1 2 0 0

a

a

9 0 0

9 0 0

Lastaufbringung, Platte 200x200x40 mm,Dywidagstab mit Mutter 36 mm /Application de la charge, plaque 200x200x40 mm,écrou et barre Dywidag 36 mm

Quadratische Stahllagerplatte/Plaque d’appui carrée en acier

Bild 3: Versuchsdraufsicht, aus [3]

DURA-75 DURA-75LDURA-45

DURA-45LDURA-60DURA-70

Bild 4: In den Versuchen als Durchstanzbewehrungeingesetzte DURA Körbe

Figure 3: Vue en plan de l’essai, de [3]

Figure 4: Paniers DURA utilisés comme armaturede poinçonnement dans les essais



Bild 6: In den Versuchen als Durchstanzbewehrungeingesetzte DURA Pilze

hp

Bild 5: In den Versuchen als Durchstanzbewehrungeingesetzte DURA S-Elemente

Figure 5: Éléments S DURA utilisés comme armaturede poinçonnement dans les essais

Figure 6: Têtes DURA utilisées comme armaturede poinçonnement dans les essais



2.2 Durchstanzversuche an der EMPADer Prüfumfang umfasste 3 Kreisplatten [2] mit Aussen-durchmesser 3.3 m und einer Plattenstärke von h = 280 mm.Die Platten wurden mit einem Grösstkorn Dmax = 32mmbetoniert:– 2 Versuche mit DURA Bügelkörben– 1 Versuch mit DURA Pilz kombiniert

mit DURA Bügelkörben

2.2 Essais de poinçonnement à l’EMPADes essais ont été effectués sur 3 dalles circulaires [2]de 3.3 m de diamètre extérieur, et d’épaisseur de h = 280 mm.Le diamètre maximum des granulats du béton des dallesétait de Dmax = 32 mm:– 2 essais avec paniers d’étriers DURA– 1 essai avec tête DURA en combinaison avec paniers

d’étriers DURA

Bild 7: Versuchseinrichtung an der EMPA, aus [2] Figure 7: Dispositif d’essai à l’EMPA, de [2]



2.3 Übersicht der Durchstanzversuche

Nr.N°

h[mm]

a / [mm]

deff1)

[mm]DURA Asw

[mm]c/hp[mm]

hzp,eff2) [mm]

w [%]

flex3)

[%]fcm4) [N/mm2]

VR5)

[kN]R

6)

[mrad]

1 250 260 206 D-70 110 s=100 – – 0.785 0.748 36.2 1066 29.5

2 250 260 193 D-70 110 s=100 – – 0.785 1.628 35.6 1473 16.9

3 250 260 204 D-75L & D-45L 112 s=150 – – 0.503 0.745 35.3 972 21.5

4 250 260 196 D-75L & D-45L 112 s=150 – – 0.503 1.551 37.2 1266 14.3

5 250 260 205 D-75 & D-45 212 s=150 – – 1.005 0.741 30.7 1000 37.3

6 250 260 204 D-75 & D-45 212 s=150 – – 1.005 1.490 33.8 1345 16.5

7 320 340 275 D-60 212 s=200 – – 0.565 0.767 35.5 1846 35.1

8 320 340 276 D-60 212 s=200 – – 0.565 1.463 35.8 2741 15.0

9 250 260 198 S-12 & D-75L & D-45L 112 s=150 – – 0.503 +S 0.678 37.6 1112 32.4

10 250 260 198 S-16 & D-75L & D-45L 112 s=150 – – 0.503 +S 1.535 38.8 1652 25.3

11 320 340 276 S-20 & D-60 212 s=200 – – 0.565 +S 1.463 33.9 3034 14.5

12 250 260 201 S-12 – – – S 0.756 35.3 949 21.6

13 250 260 196 S-16 – – – S 1.551 34.4 1140 12.6

14 320 340 256 S-20 – – – S 1.577 37.7 2110 10.1

15 250 260 182 speziell/spécial 212 s=150 – – – 1.670 36.8 1134 15.2

16 250 260 208 – – 960/960/140 46 – 1.415 40.1 1511 12.217 250 260 208 D-70 110 s=100 600/600/140 44 0.785 1.510 39.9 2147 30.7

18 250 260 207 – – 820/820/135 45 – 0.744 40.7 1115 14.8

19 250 260 219 – – 1080/1080/190 0 – 1.435 38.6 2103 21.0

20 250 260 205 D-70 110 s=100 730/730/180 0 0.785 1.532 36.8 2390 46.2

21 250 340 218 – – 1400/1400/180 0 – 1.441 40.6 2498 22.9

22 280 300 230 D-90 110 s=100 – – 0.785 1.106 24.0 1516 22.2

23 280 300 226 D-70 110 s=100 – – 0.785 1.390 24.0 1604 14.9

24 280 300 226 D-70 110 s=100 600/600/180 40 0.785 1.390 24.0 2039 17.0

1) Nach dem Versuch gemessene, mittlere statische Höhe deff2) Nach dem Versuch gemessene Höhenlage des Pilzes hzp,eff3) Auf die mittlere statische Höhe deff bezogener Biegebeweh-

rungsgehalt flex4) Zylinderdruckfestigkeit fcm im Zeitpunkt der Versuchsdurch-

führung5) Bruchlast VR inkl. Platteneigengewicht6) Bruchrotation R

Die Biege- und Durchstanzbewehrung aller Platten wurde mitBewehrung der Duktilitätsklasse B500B [1] ausgeführt undan der EMPA geprüft [5–9]. Die Stegbleche und Randträgerder Stahlpilze wurden in der Qualität S355 [10] ausgeführtund an der EMPA geprüft [9]. Die Stahlpilze der Versuche 19,

20 und 21 wurden direkt auf der Schalung verlegt, d.h. miteiner Höhenlage hzp,eff = 0. Die Stahlpilze der Versuche 16–18und 24 wurden auf der 2. Lage verlegt, d.h. mit einer Höhen-lage hzp,eff = 40–46 mm.

Als Versuchsparameter wurde neben der Plattenstärke undder Durchstanzbewehrung (und Kombinationen) der Biegebe-wehrungsgehalt flex und der Durchstanzbewehrungsgehalt w variiert.

2.3 Tableau des essais de poinçonnement

1) Hauteur statique moyenne deff mesurée après l’essai2) Position en hauteur de la tête hzp,eff mesurée après l’essai3) Taux d’armature de flexion rapporté à la hauteur deff statique

moyenne flex4) Résistance à la compression sur cylindres fcm au moment

de l’essai5) Charge de rupture VR y compris poids propre de la dalle6) Rotation à la rupture R

Les armatures de flexion et de poinçonnement de toutes lesdalles ont été exécutées avec des aciers de la qualité deductilité B500B [1] et testées à l’EMPA [5–9]. Les âmes et lespoutres de rive des têtes en acier ont été exécutées dansla qualité S355 [10] et testées à l’EMPA [9]. Les têtes en acier

des essais 19, 20 et 21 ont été posées directement sur lecoffrage, c’est-à-dire avec une position en hauteur hzp,eff = 0.Les têtes en acier des essais 16–18 et 24 ont été posées surle 2e lit d’armature, c’est-à-dire avec une position en hauteurhzp,eff = 40–46 mm.

Comme paramètres d’essais, on a varié, outre l’épaisseurde dalle et l’armature de poinçonnement (et combinaisons),le taux des armatures de flexion flex et de poinçonnement w.



3. Bemessungsgrundlagen

Als Bemessungsgrundlage dient die Theorie des kritischenSchubrisses [11, 12], welche die Grundlage der NormSIA 262:2013 bildet. Für die Vergleichsrechnungen mit denVersuchen werden bei diesem Ansatz keine Modellfaktorenund jeweils die Mittelwerte der Materialversuche berück-sichtigt.

Bei Platten mit Durchstanzbewehrung gilt es generellfolgende Nachweise zu führen:

– Nachweis im Bereich der Durchstanzbewehrung– Nachweis der Betondruckdiagonale– Nachweis ausserhalb der Durchstanzbewehrung

Dabei sind je nach Verstärkungssystem verschiedene Nach-weisschnitte zu berücksichtigen. Die Widerstände für dieverschiedenen Bruchmechanismen sowie verschiedenenNachweisschnitte werden in Funktion der Plattenrotationbestimmt, wobei die Plattenrotation anhand der Biege-traglast Vflex,m abgeschätzt werden kann:

3. Bases de dimensionnement

La théorie de la fissure critique [11, 12] qui constitue la basede la norme SIA 262:2013 sert de base au dimensionnement.Pour les calculs comparatifs avec les essais, cette approchene tient pas compte de facteurs de modèle, mais des valeursmoyennes des essais de matériau.

Concernant les dalles avec armature de poinçonnement,il faut généralement justifier les points suivants:– Vérification dans la zone de l’armature de poinçonnement

– Vérification de la bielle de compression du béton– Vérification à l’extérieur de l’armature de poinçonnement

Selon le système de renforcement, il faut prendre en comptedifférentes sections de contrôle. Les résistances des différentsmécanismes de rupture et différentes sections de contrôlesont déterminées en fonction de la rotation de la dalle,la rotation de la dalle pouvant être évaluée à partir de lacapacité portante en flexion Vflex,m:

wobei rs der äquivalente Radius des Versuchsköpers, d diestatische Höhe, fsm der Mittelwert der Fliessgrenze derBiegebewehrung, Es der Elastizitätsmodul der Biegebeweh-rung und Vflex,m die Biegetraglast ist.

Gleichung (1) kann umgeformt werden, so dass die Querkraftals Funktion der Rotation bestimmt werden kann:

rs étant le rayon équivalent de l’échantillon, d la hauteurstatique, fsm la valeur moyenne de la limite d’écoulement del’armature de flexion, Es le module d’élasticité de l’armaturede flexion et Vflex,m la capacité portante en flexion.

L’équation (1) peut être transformée de façon à ce que l’efforttranchant puisse être défini comme fonction de la rotation:

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereich derStütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, d die statische Höhe,dv0 die schubwirksame statische Höhe im Nachweisschnittu0, fcm der Mittelwert der Zylinderdruckfestigkeit des Betons,dg0 die Referenzkorngrösse (16 mm) und dg die maximaleKorngrösse des Zuschlags ist.

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zonede la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne), ke un coefficient pour la prise en compte de la répartitioninégale de la contrainte de cisaillement le long de la sectionde contrôle, d la hauteur statique, dv0 la hauteur statiqueagissant comme force de cisaillement dans la section decontrôle u0, fcm la valeur moyenne de la résistance à lacompression sur cylindres du béton, dg0 la granulométrie

de référence (16 mm) et dg la granulométrie maximaledu granulat.

(3)VRm,cs0 = VRm,c0 + VRm,s0

Der Durchstanzwiderstand des Betons im Bereich der StützeVRm,c0 kann wie folgt bestimmt werden:

La résistance au poinçonnement du béton dans la zonede la colonne VRm,c0 peut être déterminée comme suit:

Der Durchstanzwiderstand definiert durch das Versagenim Bereich der Durchstanzbewehrung kann als Summe desBetonwiderstandes und des Bewehrungswiderstandesbestimmt werden:

La résistance au poinçonnement définie par la ruine dans lazone de l’armature de poinçonnement peut être déterminéecomme somme de la résistance du béton et de la résistancede l’armature:

3.1 Durchstanzwiderstand im Bereichder Durchstanzbewehrung

3.1 Résistance au poinçonnement dans la zonede l’armature de poinçonnement

(1) = 1.5 · · ·rsd

fsmEs

3/2V

Vflex,m

(2)V = · ·d · Es

1.5 · rs · fsm

2/3

Vflex,m Vflex,m

(4)VRm,c0 = ·3

4

ke · u0 · dv0 · fcm1 + 15 · (d · (dg0 + dg))



wobei sm,bg die Stahlspannung in den Körben, As,bg0 dieberücksichtigte Querschnittsfläche der Körbe im Bereich derStütze, sm,SE die Stahlspannungen in den S-Elementen, As,SE die Querschnittsfläche der S-Elemente und k

e ein Beiwert

zur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes ist.

Die Stahlspannung in den Körben kann wie folgt abgeschätztwerden:

sm,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers,As,bg0 l’aire de la section des paniers prise en compte dans lazone de la colonne, sm,SE les contraintes au sein de l’acier dansles éléments S, A

s,SE l’aire de la section des éléments S et k

e

un coefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section de contrôle.

La contrainte au sein de l’acier dans les paniers peut êtreestimée comme suit:

wobei Es,bg der Elastizitätsmodul der Körbe, fsm,bg der Mittel-wert der Fliessgrenze der Körbe, d die statische Höhe, bg der Stabdurchmesser der Körbe und fbm der Mittelwert der

Verbundspannung ist.Die Stahlspannungen in den S-Elementen können analogGleichung (6) unter Berücksichtigung der Stabneigungbestimmt werden.

Die Verbundspannung fbm kann mithilfe des Mittelwertes derBetondruckfestigkeit fcm abgeschätzt werden:

Es,bg étant le module d’élasticité des paniers, fsm,bg la valeurmoyenne de la limite d’écoulement des paniers, d la hauteurstatique, bg le diamètre des barres des paniers et fbm la

valeur moyenne de la contrainte d’adhérence.Les contraintes au sein de l’acier dans les éléments Speuvent être déterminées à l’aide de l’équation (6) en tenantcompte de l’inclinaison des barres.

La contrainte d’adhérence fbm peut être estimée à l’aidede la valeur moyenne de la résistance à la compressiondu béton fcm:

Der Widerstand der Durchstanzbewehrung VRm,s0 hängtvon den vorhandenen Stahlspannungen in der Durchstanz-bewehrung ab:

La résistance de l’armature de poinçonnement VRm,s0 dépenddes contraintes au sein de l’acier présentes dans l’armaturede poinçonnement:

(5)VRm,s0 = ke · (sm,bg · As,bg0 + sm,SE · As,SE · sin)

(7)fbm = 2 · 0.3 · fcm 2/3

Der Durchstanzwiderstand, definiert durch das Versagender Betondruckdiagonale im Stützenbereich, kann mithilfedes Systembeiwerts ksys bestimmt werden. Dabei wirdder Durchstanzwiderstand des Betons als Funktion derPlattenrotation um den Faktor ksys erhöht:

La résistance au poinçonnement, définie par la ruine dela bielle de compression du béton autour des colonnes,peut être déterminée à l’aide du coefficient du système ksys.La résistance au poinçonnement du béton comme fonctionde la rotation de la dalle est augmentée du facteur ksys:

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereich der

Stütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, d die statische Höhe, dv0 die schubwirksame statische Höhe im Nachweisschnittu0, fcm der Mittelwert der Zylinderdruckfestigkeit des Betons,dg0 die Referenzkorngrösse (16 mm) und dg die maximaleKorngrösse des Zuschlags ist.

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zone

de la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne), ke un coefficient pour la prise en compte de la répartitioninégale de la contrainte de cisaillement le long de la sectionde contrôle, d la hauteur statique, dv0 la hauteur statiqueagissant comme force de cisaillement dans la section decontrôle u0, fcm la valeur moyenne de la résistance à lacompression sur cylindres du béton, dg0 la granulométriede référence (16 mm) et dg la granulométrie maximale dugranulat.

3.2 Widerstand der Betondruckdiagonale 3.2 Résistance de la bielle de compressiondu béton

(6)sm,bg = ·Es,bg

6· 1 + ·

fbm

fsm,bg

d

bg

fsm,bg

(8)VRm,cc0 = ksys ··3

4

ke · u0 · dv0 · fcm1 + 15 · (d · (dg0 + dg))



Der Durchstanzwiderstand des Betons am Nachweisschnittausserhalb des durchstanzbewehrten Bereichs (u1) ist wiefolgt definiert:

La résistance au poinçonnement du béton sur la sectionde contrôle à l’extérieur de la zone avec armature de poinçon-nement (u1) est définie comme suit:

wobei u1 der Umfang des Nachweisschnittes ausserhalbdes durchstanzbewehrten Bereichs (dv1/2 von der äusserstenDurchstanzbewehrungsreihe; siehe Bild 8), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, dv1 die schubwirksamestatische Höhe im Nachweisschnitt u1, fcm der Mittelwertder Zylinderdruckfestigkeit des Betons, dg0 die Referenzkorn-grösse (16 mm) und dg die maximale Korngrösse des Zu-schlags ist.

u1 étant le périmètre de la section de contrôle à l’extérieur dela zone avec armature de poinçonnement (dv1/2 éloignée dela rangée d’armature de poinçonnement la plus à l’extérieur;voir figure 8), ke un coefficient pour la prise en compte de larépartition inégale de la contrainte de cisaillement le long dela section de contrôle, dv1 la hauteur statique agissant commeforce de cisaillement dans la section de contrôle u1, fcm lavaleur moyenne de la résistance à la compression sur cylindresdu béton, dg0 la granulométrie de référence (16 mm) et dg lagranulométrie maximale du granulat.

3.3 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Körbe

3.3 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes paniers

Bild 8: Definition des Nachweisschnittes ausserhalbdes durchstanzbewehrten Bereichs

Figure 8: Définition de la section de contrôle à l’extérieurde la zone avec armature de poinçonnement

Lösung mit S-Elementen /Solution avec éléments S

Kombinierte Lösung S-Elemente + Körbe /Solution combinant éléments S + paniers

0.5dv1

0.5dv20.5dv2

Korblösung / Solution paniers Kombinierte Lösung Pilz + Körbe /Solution combinant tête + paniers

(9)VRm,c1 = ·3

4

ke · u1 · dv1 · fcm1 + 15 · (d · (dg0 + dg))

0.5dv10.5Vd0

KorbPanier

KorbPanier

0.5dv10.5dv2

1 . 5 d v 1

1 . 5 d v 1



Bei S-Elementen kann ebenfalls ein Versagen ausserhalbder S-Elemente auftreten. Bei diesem Nachweisschnitt kannzusätzlich der Widerstand der Körbe, falls vorhanden,berücksichtigt werden. Hierfür wird ein ähnliches additivesModel wie bei der Stützenkante verwendet:

Avec des éléments S, une ruine peut également se produireà l’extérieur des éléments. Avec cette section de contrôle,on peut prendre en compte en plus la résistance des paniers,si présents. Pour cela, on utilise un modèle additif commedans le cas du bord de colonne:

wobei VRm,c2 der Durchstanzwiderstand des Betons bestimmtam Nachweisschnitt ausserhalb des S-Elementes (entspre-chend Gleichung (9)) und VRm,s2 der Durchstanzwiderstand derKörbe ist.

Der Durchstanzwiderstand der Körbe kann wiederum durchdie Stahlspannungen bestimmt werden:

VRm,c2 étant la résistance au poinçonnement du béton déter-minée sur la section de contrôle à l’extérieur de l’élément S(conformément à l’équation (9)) et VRm,s2 la résistance aupoinçonnement des paniers.

La résistance au poinçonnement des paniers peut à son tourêtre déterminée par les contraintes au sein de l’acier:

wobei sm,bg die Stahlspannung in den Körben (gemässGleichung (6)) und A

s,bg2 die berücksichtigte Querschnitts-

fläche der Körbe beim Nachweisschnitt ausserhalb desS-Elementes (u2) ist.

sm,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers(d’après l’équation (6)) et A

s,bg2 l’aire de la section des paniers

prise en compte au niveau de la section de contrôle à l’exté-rieur de l’élément S (u2).


3.4 Durchstanzwiderstand ausserhalbder S-Elemente

3.4 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments S

Bei Stahlpilzen kann ebenfalls ein Versagen ausserhalb desStahlpilzes auftreten. Dabei gilt es den Betonwiderstandausserhalb des Stahlpilzes nachzuweisen, wobei allenfallsvorhandene Durchstanzbewehrung berücksichtigt werdendarf. Hierfür wird ein ähnliches additives Model wie bei derStützenkante verwendet:

Avec des têtes en acier, une ruine peut également se produireà l’extérieur de la tête en acier. Il faut alors vérifier la résis-tance du béton à l’extérieur de la tête en acier, l’armaturede poinçonnement éventuellement présente pouvant êtreprise en compte. Pour cela, on utilise un modèle additifcomme dans le cas du bord de colonne:

wobei VRm,c2 der Durchstanzwiderstand des Betons bestimmtam Nachweisschnitt ausserhalb des Stahlpilzes (entspre-chend Gleichung (9)) und VRm,s2 der Durchstanzwiderstand derKörbe ist.


VRm,c2 étant la résistance au poinçonnement du béton déter-minée sur la section de contrôle à l’extérieur de la tête enacier (conformément à l’équation (9)) et VRm,c2 la résistanceau poinçonnement des paniers.

La résistance au poinçonnement des paniers peut à sontour être déterminée par les contraintes au sein de l’acier:

3.5 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Stahlpilze

3.5 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes têtes en acier

(11)VRm,s2 = sm,bg · As,bg2


(13)VRm,s2 = sm,bg · As,bg2

wobei sm,bg die Stahlspannung in den Körben (gemässGleichung (6)) und As,bg2 die berücksichtigte Querschnitts-fläche der Körbe beim Nachweisschnitt ausserhalb desStahlpilzes (u2) ist.

sm,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers(d’après l’équation (6)) et As,bg2 l’aire de la section des paniersprise en compte au niveau de la section de contrôle à l’exté-rieur de la tête en acier (u2).



4. Bemessung vonDURA Durchstanzbewehrung

Die Erkenntnisse der Versuchsauswertung wurden in dasBemessungskonzept für durchstanzgefährdete Flachdecken,Boden- und Brückenplatten der Firma F.J. Aschwanden AGeingearbeitet. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichenVersagensarten (Betonversagen, Stahlversagen) und Nach-weisschnitte (innerhalb und ausserhalb der Durchstanz-bewehrung) können mithilfe des überarbeiteten Bemessungs-konzepts Durchstanzwiderstände VRd auf Bemessungsniveaugemäss Norm SIA 262:2013 und zum Vergleich mit denVersuchsergebnissen Durchstanzwiderstände VRm aufBruchniveau ermittelt werden. Die Berechnung der Durch-stanzwiderstände VRd auf Bemessungsniveau wird in denfolgenden Abschnitten erläutert. Damit ein Versagen der

Betondruckdiagonale im Stützenbereich ausgeschlossenwerden kann, ist der Durchstanzwiderstand gemäss Gleichung SIA 262 (69) zu beschränken. Der Beiwert 2.0 in GleichungSIA 262 (69) gilt im Zusammenhang mit konstruktiven Anfor-derungen der Ziffer 5.5.3 der Norm SIA 262:2013 und istgrundsätzlich systemabhängig. Die Auswertung der Versuchezeigt, dass für die verschiedenen DURA-Durchstanzbeweh-rungen ein dem jeweiligen Durchstanzsystem angepassterBeiwert ksys berücksichtigt werden kann.

Wie bereits im Kapitel 3 erläutert, werden verschiedeneNachweise an verschiedenen Nachweisschnitten geführt,wobei der Durchstanzwiderstand jeweils in Funktion derPlattenrotation bestimmt wird.

Die Rotation kann wiederum auf Grund des Biegewider-standes abgeschätzt werden:

wobei rs der äquivalente Radius des Versuchsköpers, d diestatische Höhe, fsd der Bemessungswert der Fliessgrenze derBiegebewehrung, Es der Elastizitätsmodul der Biegebeweh-rung und Vflex,d die Biegetraglast ist.

Dies führt zur Querkraft als Funktion der Plattenrotation:

rs étant le rayon équivalent de l’échantillon, d la hauteurstatique, fsd la valeur de calcul de la limite d’écoulement del’armature de flexion, Es le module d’élasticité de l’armaturede flexion et Vflex,d la capacité portante en flexion.

Ce qui conduit au cisaillement comme fonction de la rotationde la dalle:

4. Dimensionnement de l’armaturede poinçonnement DURA

Falls Stahlpilze in Kombination mit Körben verwendetwerden, muss ebenfalls die Druckdiagonale bei der Abstüt-zung auf den Stahlpilz nachgewiesen werden. Der Nachweiserfolgt analog wie bei der Betondruckdiagonale im Bereichder Stütze:

Si des têtes en acier sont utilisées en association avec despaniers, il faut également vérifier la bielle de compressionau niveau de l’étayage sur la tête en acier. La vérificationse fait de façon analogue à la bielle de compression du bétondans la zone de la colonne:

wobei ksys der Systembeiwert der Körbe, u2 der Umfang desNachweisschnittes ausserhalb des Stahlpilzes (dv2/2 vom Stegdes Pilzrandprofils entfernt), ke ein Beiwert zur Berücksichti-gung ungleicher Schubspannungsverteilung entlang desNachweisschnittes, d die statische Höhe, dv2 die schubwirksa-me statische Höhe im Nachweisschnitt u2, fcm der Mittelwertder Zylinderdruckfestigkeit des Betons, dg0 die Referenzkorn-grösse (16 mm) und dg die maximale Korngrösse des Zu-schlags ist.

ksys étant le coefficient de système des paniers, u2 le périmètrede la section de contrôle à l’extérieur de la tête en acier(dv2/2 éloignée de l’âme du profil du bord de la tête), ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section decontrôle, d la hauteur statique, dv2 la hauteur statique agissantcomme force de cisaillement dans la section de contrôleu2, fcm la valeur moyenne de la résistance à la compression surcylindres du béton, dg0 la granulométrie de référence (16 mm)et dg la granulométrie maximale du granulat.

(14)VRm,cc2 = ksys ··3

4

ke · u2 · dv2 · fcm1 + 15 · (d · (dg0 + dg))

SIA 262 (59) = 1.5 · · ·rsd

fsdEs

3/2V

Vflex,d

(15)V = · ·d · Es

1.5 · rs · fsd

2/3

Vflex,d Vflex,d

Les connaissances acquises par l’analyse des essais ont étéincorporées au concept de dimensionnement pour planchers-dalles, radiers et dalles de pont exposés au poinçonnementde l’entreprise F.J. Aschwanden SA. En tenant compte desdifférents modes de ruine (ruine du béton, ruine de l’acier) etdes différentes sections de contrôle (à l’intérieur et à l’exté-rieur de l’armature de poinçonnement), il est possible, à l’aidedu concept de dimensionnement remanié, de déterminer lesrésistances au poinçonnement VRd au niveau du dimensionne-ment selon norme SIA 262:2013 et, sur la base des résultatsd’essais, les résistances au poinçonnement VRm au niveaude rupture. Le calcul des résistances au poinçonnement VRd au niveau du dimensionnement est expliqué dans les

chapitres qui suivent. Pour exclure une ruine de la bielle decompression du béton dans la zone de la colonne, il fautlimiter la résistance au poinçonnement conformément àl’équation SIA 262 (69). Le coefficient 2.0 dans l’équation SIA262 (69) s’applique en rapport avec les exigences construc-tives selon chiffre 5.5.3 de la norme SIA 262:2013 et dépenden principe du système. L’analyse des essais a montré qu’uncoefficient ksys adapté au système de poinçonnement concer-né peut être pris en compte pour les diverses armatures depoinçonnement DURA.

Comme expliqué au chapitre 3, différentes vérifications sonteffectuées sur différentes sections de contrôle, la résistanceau poinçonnement étant déterminée en fonction de la rotation

de la dalle.La rotation peut être évaluée sur la base de la résistanceà la flexion:



4.1 Durchstanzwiderstand im Bereichder Durchstanzbewehrung

4.1 Résistance au poinçonnement dans la zonede l’armature de poinçonnement

Der Durchstanzwiderstand definiert durch das Versagen imBereich der Durchstanzbewehrung kann als Summe desBetonwiderstandes VRd,c0 und des BewehrungswiderstandesVRd,s0 ermittelt werden:

La résistance au poinçonnement définie par la ruine dansla zone de l’armature de poinçonnement peut être calculéecomme étant la somme de la résistance du béton VRd,c0 et de la résistance de l’armature VRd,s0:

Der Durchstanzwiderstand des Betons im Bereich der Stützein Abhängigkeit der Plattenrotation kann wie folgt bestimmtwerden:

La résistance au poinçonnement du béton dans la zonede la colonne en fonction de la rotation de la dalle peut êtredéterminée comme suit:

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereich derStütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung von ungleicher Schubspannungsver-teilung entlang des Nachweisschnittes, d die statische Höhe,dv0 die schubwirksame statische Höhe im Nachweisschnitt u0,cd der Bemessungswert der Schubspannungsgrenze und kg ein Beiwert zur Berücksichtigung der maximalen Korngrössedes Zuschlags ist. kg ist definiert als:

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zonede la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne), ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section de contrôle,d la hauteur statique, dv0 la hauteur statique agissant comme

force de cisaillement dans la section de contrôle u0, cd lavaleur de calcul de la contrainte limit de cisaillement et kg un coefficient pour la prise en compte de la granulométriemaximale du granulat. kg est défini comme suit:

wobei dg die maximale Korngrösse des Zuschlags ist.

Der Bemessungswert der Schubspannungsgrenze kanndurch die charakteristische Betondruckfestigkeit fck bestimmtwerden:

dg étant la granulométrie maximale du granulat.

La valeur de calcul de la contrainte limit de cisaillement peutêtre déterminée à l’aide de la résistance caractéristiqueà la compression du béton f

ck:

(16)VRd,cs0 = VRd,c0 + VRd,s0 VRds,min

SIA 262 (57)SIA 262 (58)

VRd,c0 =ke · u0 · dv0 · cd

0.45 + 0.18 · d · · kg 2 · ke · u0 · dv0 · cd

SIA 262 (37)kg =48

16 + dg

SIA 262 (3)cd =0.3 · t · fck

1.5



Die Stahlspannung in den Körben kann wie folgt abgeschätzt

werden: La contrainte au sein de l’acier dans les paniers peut êtreévaluée comme suit:

wobei Es,bg der Elastizitätsmodul der Körbe, fsd,bg der Bemes-sungswert der Fliessgrenze der Körbe, d die statische Höhe,bg der Stabdurchmesser der Körbe und fbd der Bemessungs-wert der Verbundspannung ist.

Die Verbundspannung fbd kann mithilfe den charakteristi-schen Wert der Betondruckfestigkeit fck abgeschätzt werden:

Es,bg étant le module d’élasticité des paniers, fsd,bg la valeurde calcul de la limite d’écoulement des paniers, d la hauteurstatique, bg le diamètre des barres des paniers et fbd lavaleur de calcul de la contrainte d’adhérence.

La contrainte d’adhérence fbd peut être estimée à l’aide dela valeur caractéristique de la résistance à la compression du

béton fck:

Bei Flachdecken wird generell davon ausgegangen, dass diePlattenrotation die Durchstanzbewehrung aktiviert. Dies trifftbei weichen Platten auch zu. Hingegen bei gedrungenen,steifen Platten wie z.B. Bodenplatten, welche fast keineRotation erfahren, wird die Durchstanzbewehrung nurgeringfügig durch die Plattenrotation aktiviert. Es kann aberdavon ausgegangen werden, dass in diesen Fällen eine

Aktivierung der Durchstanzbewehrung infolge von Schubver-formungen stattfindet und diese somit die Fliessspannungerreicht [13]. Falls aber genügend grosse Schubverformun-gen auftreten, um die Durchstanzbewehrung vollständig zuaktivieren, muss davon ausgegangen werden, dass der Betonwenig bis nichts zum Durchstanzwiderstand beiträgt. Deshalbsollte der Betonanteil in diesem Fall vernachlässigt werden.Unter Berücksichtigung dieses Verhaltens kann ein Mindest-widerstand VRds,min definiert werden:

Avec les planchers-dalles, on part généralement du principeque la rotation des dalles active l’armature de poinçonnement.C’est également vrai pour les dalles souples. En revanche,avec les dalles rigides compactes, p.ex. les radiers quin’expérimentent quasiment pas de rotation, l’armature depoinçonnement est peu activée par la rotation des dalles.Mais on peut supposer que, dans ces cas-là, une activation de

l’armature de poinçonnement a lieu suite à des déformationsde cisaillement et que celle-ci atteint la contrainte d’écoule-ment [13]. Mais si des déformations de cisaillement suffisam-ment importantes se produisent pour activer entièrementl’armature de poinçonnement, on doit supposer que le bétonne contribue pas ou peu à la résistance au poinçonnement.C’est pour cela que dans ce cas on devrait négliger la part debéton. En tenant compte de ce comportement, on peut définirune résistance minimale VRds,min:

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereich der

Stütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, dv0 die schubwirksame

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zone

de la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne), ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section de

Der Widerstand der Durchstanzbewehrung hängt von den vor-handenen Stahlspannungen in der Durchstanzbewehrung ab:

La résistance de l’armature de poinçonnement dépenddes contraintes au sein de l’acier présentes dans l’armaturede poinçonnement:

wobei sd,bg die Stahlspannung in den Körben, As,bg0 dieberücksichtigte Querschnittsfläche der Körbe im Bereich derStütze, sd,SE die Stahlspannungen in den S-Elementen, As,SE die Querschnittsfläche der S-Elemente und k

e ein Beiwert

zur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes ist.

Gemäss Norm SIA 262:2013 Ziffer 4.3.6.5.4 darf nur die Durch- stanzbewehrung in einem Abstand von 0.35dv und 1.0dv vonder gestützten Fläche berücksichtigt werden. Die Auswertungder DURA Versuche zeigt allerdings, dass bei Berechnungenmit dieser Begrenzung der Tragwiderstand von Platten mitDURA Körben deutlich unterschätzt wird. Deshalb kann dieDURA Durchstanzbewehrung in einem Abstand von 0.25dv und1.0dv von der gestützten Fläche angerechnet werden. DieVersuchsauswertung im Kapitel 5 rechtfertigt diese Ausnahme.

sd,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers,As,bg0 l’aire de la section des paniers prise en compte dansla zone de la colonne, sd,SE les contraintes au sein de l’acierdans les éléments S, A

s,SE l’aire de la section des éléments S

et ke un coefficient pour la prise en compte de la répartitioninégale de la contrainte de cisaillement le long de la sectionde contrôle.

D’après la norme SIA 262:2013 chiffre 4.3.6.5.4, seule l’arma-ture de poinçonnement à une distance de 0.35dv et 1.0dv dela surface d’appui peut être prise en compte. L’analyse desessais DURA montre toutefois que, lors des calculs avec cettelimitation, la résistance des dalles munies de paniers DURAest nettement sous-estimée. C’est pour cette raison quel’armature de poinçonnement DURA peut être prise en considé-ration à une distance de 0.25dv et 1.0dv de la surface d’appui.L’analyse des essais au chapitre 5 justifie cette dérogation.

SIA 262 (68)sd,bg = · 1 +Es,bg

6

fbdfsd,bg

d

bg·· fsd,bg

fbd =0.7 · 2 · 0.3 · fck 2/3

1.5SIA 262 (103)

(17)VRds,min = 0.9 ·dv0 ·ke ·u0 · w ·fsd,Bg

SIA 262 (67)VRd,s0 = ke · (sd,bg · As,bg0 + sd,SE · As,SE · sin)



wobei Asw berücksichtigte Querschnittsfläche der anrechen-baren Durchstanzbewehrung, fswd der Bemessungswert derFliessgrenze der Durchstanzbewehrung und ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes ist.

Wird diese Bedingung nicht erfüllt, ist eine Sicherung gegenTotaleinsturz gemäss SIA 262:2013 Ziffer 4.3.6.7 anzuordnen.Zusätzlich sind für die Bemessung aufgezwungene Verfor-mungen zu berücksichtigen.

Asw étant l’aire de la section prise en compte de l’armaturede poinçonnement à prendre en considération, fswd la valeurde calcul de la limite d’écoulement de l’armature de poinçon-nement et ke un coefficient pour la prise en compte de larépartition inégale de la contrainte de cisaillement le longde la section de contrôle.

Si cette condition n’est pas remplie, il faut arranger uneprotection contre l’effondrement total conformément àSIA 262:2013 chiffre 4.3.6.7. En outre, il faut prendre en comptedes déformations forcées pour le dimensionnement.

(18)Asw · fswd · ke 0.5Vd

Um ein genügendes Verformungsvermögen zu gewährleisten,wird im Rahmen des Bemessungskonzepts dieses Gutachtensein minimaler Widerstand der Durchstanzbewehrung fest-gelegt. Abgestützt auf den fib Model Code 2010 [14] solltefolgende Bedingung erfüllt werden:

Pour garantir une aptitude à la déformation suffisante, unerésistance minimale de l’armature de poinçonnement estfixée dans le cadre du concept de dimensionnement de cetteexpertise. Selon fib Model Code 2010 [14], il faudrait remplirla condition suivante:

4.2 Widerstand der Betondruckdiagonale 4.2 Résistance de la bielle de compressiondu béton

Der Durchstanzwiderstand definiert durch das Versagen derBetondruckdiagonale im Stützenbereich kann mithilfe desSystembeiwerts ksys bestimmt werden. Dabei wird derDurchstanzwiderstand des Betons als Funktion der Platten-rotation um den Faktor ksys erhöht:

La résistance au poinçonnement définie par la ruine de labielle de compression du béton autour des colonnes peut êtredéterminée à l’aide du coefficient de système ksys. Pour cela,la résistance au poinçonnement du béton comme fonction de larotation de la dalle est augmentée du facteur ksys:

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereichder Stütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt; siehe Bild 9),ke ein Beiwert zur Berücksichtigung ungleicher Schub-spannungsverteilung entlang des Nachweisschnittes, d diestatische Höhe, dv0 die schubwirksame statische Höhe imNachweisschnitt u0, cd der Bemessungswert der Schub-spannungsgrenze und kg ein Beiwert zur Berücksichtigungder maximalen Korngrösse des Zuschlags ist. Der Wertdes Faktors ksys hängt vom gewählten DURA System ab.

Folgende Werte können verwendet werden:– DURA Körbe: ksys = 2.5– DURA S-Elemente: ksys = 2.5– Kombination DURA Körbe + S-Elemente: k

sys = 3.0

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zonede la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne; voirfigure 9), ke un coefficient pour la prise en compte de larépartition inégale de la contrainte de cisaillement le long dela section de contrôle, d la hauteur statique, dv0 la hauteurstatique agissant comme force de cisaillement dans la sectionde contrôle u0, cd la valeur de calcul de la contrainte limit decisaillement et kg un coefficient pour la prise en compte dela granulométrie maximale du granulat. La valeur du facteurksys dépend du système DURA choisi.

Les valeurs suivantes peuvent être utilisées:– paniers DURA: ksys = 2.5– éléments S DURA: k

sys = 2.5

– association paniers DURA + éléments S: ksys = 3.0

SIA 262 (69)VRd,cc0 = ksys ·ke · u0 · dv0 · cd

0.45 + 0.18 · d · · kg

statische Höhe im Nachweisschnitt u0, fsd,Bg der Bemessungs-wert der Fliessgrenze der Körbe und w der Durchstanzbe-wehrungsgehalt ist.

contrôle, dv0 la hauteur statique agissant comme force decisaillement dans la section de contrôle u0, fsd,Bg la valeur decalcul de la limite d’écoulement des paniers et w le tauxd’armature de poinçonnement.



4.3 Durchstanzwiderstand ausserhalb der Körbe 4.3 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes paniers

Der Durchstanzwiderstand des Betons am Nachweisschnittausserhalb des durchstanzbewehrten Bereichs ist wie folgtdefiniert:

La résistance au poinçonnement du béton sur la section decontrôle à l’extérieur de la zone avec armature de poinçonne-ment est définie comme suit:

wobei u1 der Umfang des Nachweisschnittes ausserhalb desdurchstanzbewehrten Bereichs (dv1/2 von der äusserstenDurchstanzbewehrungsreihe; siehe Bild 9), ke ein Beiwert zurBerücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, d die statische Höhe, dv1 dieschubwirksame statische Höhe im Nachweisschnitt u1, cd der Bemessungswert der Schubspannungsgrenze und kg einBeiwert zur Berücksichtigung der maximalen Korngrössedes Zuschlags ist.

u1 étant le périmètre de la section de contrôle à l’extérieur dela zone avec armature de poinçonnement (dv1/2 éloignée dela rangée d’armature de poinçonnement la plus à l’extérieur;voir figure 9), ke un coefficient pour la prise en compte dela répartition inégale de la contrainte de cisaillement le longde la section de contrôle, d la hauteur statique, dv1 la hauteurstatique agissant comme force de cisaillement dans la sectionde contrôle u1, cd la valeur de calcul de la contrainte limitde cisaillement et kg un coefficient pour la prise en comptede la granulométrie maximale du granulat.

Bild 9: Nachweisschnitte und schubwirksamestatische Höhe bei Platten mit Durchstanzverstärkung

Figure 9: Sections de contrôle et hauteur statique agissantcomme force de cisaillement des dalles avec renforcementau poinçonnement

a

u0

u2 u1

dv0/2

dv2/2 dv1/2

dv2 dv0

u0 u2 u1

dv1dv2

dv0/2

dv2/2 dv1/2

a

u2 u1

c/2

dv1/2

dv2 dv1 dv0

u2 u1

dv1dv2 dv0

dv2/2

c/2

dv1/2

a

u0 u1

dv0/2

dv1/2

dv1 dv0

u0 u1

dv1 dv0

dv1/2

dv0/2a a

u0

u2

dv0/2

dv2/2

dv2 dv0

u0 u2

dv2 dv0

dv2/2

dv0/2a

SIA 262 (57)SIA 262 (58)

VRd,c1 =ke · u1 · dv1 · cd

0.45 + 0.18 · d · · kg 2 · ke · u1 · dv1 · cd



4.4 Durchstanzwiderstand ausserhalbder S-Elemente

4.4 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments S

Bei S-Elementen kann ebenfalls ein Versagen ausserhalbder S-Elemente auftreten. Bei diesem Nachweisschnitt kannzusätzlich der Widerstand der Körbe, falls vorhanden,berücksichtigt werden. Hierfür wird ein ähnliches additivesModel wie bei der Stützenkante verwendet:

Avec des éléments S, une ruine peut également se produireà l’extérieur des éléments S. Avec cette section de contrôle,on peut prendre en compte en plus la résistance des paniers,si présents. On utilise pour cela un modèle additif commedans le cas du bord de colonne:

wobei VRd,c2 der Durchstanzwiderstand des Betons bestimmtam Nachweisschnitt ausserhalb des S-Elementes und VRd,s2der Durchstanzwiderstand der Körbe ist.


VRd,c2 étant la résistance au poinçonnement du béton déter-minée sur la section de contrôle à l’extérieur de l’élément Set VRd,s2 la résistance au poinçonnement des paniers.


wobei sd,bg die Stahlspannung in den Körben (gemässGleichung SIA 262 (68)), As,bg2 die berücksichtigte Quer-schnittsfläche der Körbe beim Nachweisschnitt ausserhalbdes S-Elementes (u2) und ke ein Beiwert zur Berücksichtigungungleicher Schubspannungsverteilung entlang des Nach-weisschnittes ist.

sd,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers(d’après l’équation SIA 262 (68)), As,bg2 l’aire de la sectiondes paniers au niveau de la section de contrôle à l’extérieurde l’élément S (u2) et ke un coefficient pour la prise en comptede la répartition inégale de la contrainte de cisaillement lelong de la section de contrôle.

4.5 Durchstanzwiderstand ausserhalbder Stahlpilzemente

4.5 Résistance au poinçonnement à l’extérieurdes éléments de tête en acier

Bei Stahlpilzen kann ebenfalls ein Versagen ausserhalb desStahlpilzes auftreten. Dabei gilt es den Betonwiderstandausserhalb des Stahlpilzes nachzuweisen, wobei allenfallsvorhandene Durchstanzbewehrung berücksichtigt werdendarf. Hierfür wird ein ähnliches additives Model wie bei derStützenkante verwendet:

Avec des têtes en acier, une ruine peut également se produireà l’extérieur de la tête en acier. Il faut alors vérifier la résis-tance du béton à l’extérieur de la tête en acier, l’armature depoinçonnement éventuellement présente pouvant être priseen considération. Pour cela, on utilise un modèle additifcomme dans le cas du bord de colonne:

wobei VRd,c2 der Durchstanzwiderstand des Betons bestimmtam Nachweisschnitt ausserhalb des Stahlpilzes und VRd,s2 derDurchstanzwiderstand der Körbe ist.


VRd,c2 étant la résistance au poinçonnement du béton déter-minée sur la section de contrôle à l’extérieur de la tête enacier et VRd,s2 la résistance au poinçonnement des paniers.


wobei sd,bg die Stahlspannung in den Körben (gemässGleichung SIA 262 (68)), As,bg2 die berücksichtigte Quer-schnittsfläche der Körbe beim Nachweisschnitt ausserhalbStahlpilzes (u2) und ke ein Beiwert zur Berücksichtigungungleicher Schubspannungsverteilung entlang des Nach-weisschnittes ist.

sd,bg étant la contrainte au sein de l’acier dans les paniers(d’après l’équation SIA 262 (68)), As,bg2 l’aire de la sectiondes paniers prise en considération au niveau de la sectionde contrôle à l’extérieur de la tête en acier (u2) et ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section decontrôle.

(21)VRd,cs2 = VRd,c2 + VRd,s2

SIA 262 (67)VRd,s2 = ke · sd,bg · As,bg2

(22)VRd,cs2 = VRd,c2 + VRd,s2

SIA 262 (67)VRd,s2 = ke · sd,bg · As,bg2



5. Vergleich mit Versuchen

Für die Vergleiche zu den experimentell erhaltenen Bruch-widerstände werden die Durchstanzwiderstände auf Bruch-niveau VRm mit dem im Kapitel 3 beschrieben Ansatz und dieDurchstanzwiderstände auf Bemessungsniveau VRd mit demim Kapitel 4 beschrieben Ansatz berechnet. Aufgrund derVersuchseinrichtung kann der ke-Wert zu 1.0 angenommenwerden.

Für die Vergleichsrechnungen auf Bemessungsniveau werdengrundsätzlich die der Norm SIA 262:2013 entsprechendenGleichungen verwendet. Dabei werden bei den Vergleichen zuden Versuchen die charakteristischen Materialfestigkeiten

verwendet und durch den Widerstandsbeiwert für Beton c von 1.5 und den Widerstandsbeiwert für Bewehrungsstahl s von 1.15 abgemindert. Für die Auswertung wurde ein Beiwertzur Berücksichtigung von Einwirkungsdauer und Betonaltervon t = 1.0 und ein Sprödigkeitsbeiwert von fc = 1.0 verwen-det. D.h. für die Bemessungswerte der Zylinderdruckfestigkeitdes Betons und der Fliessgrenze des Bewehrungsstahls(Biege- und Durchstanzbewehrung) wurden folgende Werteverwendet:

Pour comparer les résistances à la rupture obtenues expé-rimentalement, les résistances au poinçonnement au niveaude rupture VRm sont calculées avec l’approche décrite auchapitre 3 et les résistances au poinçonnement au niveau decalcul VRd avec l’approche décrite au chapitre 4. Sur la basedu dispositif d’essai, la valeur ke peut être 1.0.

Pour les calculs comparatifs au niveau du dimensionnement,on utilise en principe les équations qui correspondent à lanorme SIA 262:2013. Lors des comparaisons avec les essais,on utilise les résistances des matériaux caractéristiques,diminuées du coefficient de résistance pour le béton c de 1.5

et du coefficient de résistance pour l’acier d’armature s de1.15. Pour l’analyse, on a utilisé un coefficient pour la prise encompte de la durée d’action et de l’âge du béton de t = 1.0et un coefficient de fragilité de fc = 1.0. C’est-à-dire que pourles valeurs de calcul de la résistance à la compression surcylindres du béton et de la limite d’écoulement de l’acierd’armature (armature de flexion et de poinçonnement), lesvaleurs suivantes ont été utilisées:

mit/avec

mit/avec

bzw./ou

5. Comparaison

avec les résultats d’essais

(23)fcd = fck /1.5

wobei ksys der Systembeiwert der Körbe, u2 der Umfang desNachweisschnittes ausserhalb des Stahlpilzes (dv2/2 vom Stegdes Pilzrandprofils entfernt), ke ein Beiwert zur Berücksich-tigung ungleicher Schubspannungsverteilung entlang desNachweisschnittes, d die statische Höhe, dv2 die schubwirksa-me statische Höhe im Nachweisschnitt u2, cd der Bemes-sungswert der Schubspannungsgrenze und kg ein Beiwert zurBerücksichtigung der maximalen Korngrösse des Zuschlagsist.

ksys étant le coefficient de système des paniers, u2 le péri-mètre de la section de contrôle à l’extérieur de la tête en acier(dv2/2 éloignée de l’âme du profil du bord de la tête), ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section decontrôle, d la hauteur statique, dv2 la hauteur statique agissantcomme force de cisaillement dans la section de contrôle u2,cd la valeur de calcul de la contrainte limit de cisaillementet kg un coefficient de prise en compte de la granulométriemaximale du granulat.

Falls Stahlpilze in Kombination mit Körben verwendetwerden, muss ebenfalls die Druckdiagonale bei der Abstüt-zung auf den Stahlpilz nachgewiesen werden. Der Nachweiserfolgt analog wie bei der Betondruckdiagonale im Bereichder Stütze:

Si des têtes en acier sont utilisées en association avecdes paniers, il faut également vérifier la bielle de compressionau niveau de l’étayage sur la tête en acier. La vérifications’effectue de façon analogue à la bielle de compression dubéton dans la zone de la colonne:

(24)fck = fcm – 8

(26)fsk = fsm – 30

(25)fsd = fsk /1.15

SIA 262 (69)VRd,cc2 = ksys ·ke · u2 · dv2 · cd

0.45 + 0.18 · d · · kg



Generell kann zwischen dem Betonversagen (Versagen der

Betondruckdiagonale bei Körben und S-Elemente unddurchstanzen des Betons ausserhalb der Verstärkung beiPilzen) und dem Stahlversagen (Versagen innerhalb desdurchstanzbewehrten Bereichs) unterschieden werden. Bild 10 zeigt die gemessene und die berechnete Last-Rotationskurvemit den berechneten Kurven der verschiedenen Versagens-kriterien für ausgewählte Versuchskörper. Es zeigt sich, dassgenerell das berechnete Last-Rotationsverhalten gut mit demgemessenen Verhalten übereinstimmt und dass der Last-Rotationspunkt beim Bruch nahe bei der Kurve des massge-benden Bruchkriteriums liegt.

En général, on peut distinguer la ruine du béton (ruine de

la bielle de compression du béton au niveau des panierset des éléments S et poinçonnement du béton à l’extérieurdu renforcement au niveau des têtes) de la ruine de l’acier(ruine au sein de la zone avec armature de poinçonnement).La figure 10 montre la courbe charge rotation mesurée etcalculée avec les courbes calculées des différents critères deruine pour des échantillons choisis. Il s’avère qu’en généralle comportement charge rotation calculé concorde bien avecle comportement mesuré et que le point charge rotation lorsde la rupture se situe au niveau de la courbe du critère derupture déterminant.

Bild 10: Vergleich des Bemessungsmodellsmit den experimentell bestimmten Last-Verformungs-kurven

Figure 10: Comparaison du modèle de dimensionnementavec les courbes charge déformation déterminées de façonexpérimentale

Versuch / EssaiLast-Verformungskurve (Gl. 2) / Courbe charge déformation (Éq. 2)VRm, c0 (Gl./Éq. 4)VRm, cs0 (Gl./Éq. 3)VRm,cc0 (Gl./Éq. 8)VRm,c1 (Gl./Éq. 9)

Versuch/Essai 13

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0 0.150.05 0.1 0.2

Versuch/Essai 16

0 0.150.05 0.1 0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4Versuch/Essai 2 Versuch/Essai 4

V

k e · u 0 · d v 0 · f c m

V

k e · u 0 · d v 0 · f c m

· d

dg0 + dg

· d

dg0 + dg



0 5 10 15 20 25

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.82.0 Betonversagen/

Ruine du bétonStahlversagen/Ruine de l’acierGl./Éq. (8)Gl./Éq. (27)

V

k s y s · k

e · u 0 · d

v 0 · c m

· d · kg

Das nachfolgende Bild 11 zeigt die Ergebnisse der 24 Durch-stanzversuche [2, 3, 4] dargestellt als normierte Datenpunkteim Vergleich mit dem Bruchkriterium auf Bruchniveaugemäss Gleichung (8) (Mittelwertkurve) und mit dem Bruch-kriterium mit Berücksichtigung der Modellsicherheitsfak-toren (Gleichung (27)):

La figure 11 ci-après montre les résultats des 24 essaisde poinçonnement [2, 3, 4], présentés comme points dedonnées normalisés et comparés au critère de rupture auniveau rupture conformément à l’équation (8) (courbe desvaleurs moyennes) et au critère de rupture avec prise encompte des facteurs de sécurité de modèle (équation (27)):

wobei u0 der Umfang des Nachweisschnittes im Bereich derStütze (dv0/2 von der Stützenkante entfernt), ke ein Beiwertzur Berücksichtigung ungleicher Schubspannungsverteilungentlang des Nachweisschnittes, d die statische Höhe, dv0 die schubwirksame statische Höhe im Nachweisschnitt u0, cm der Mittelwert der Schubspannungsgrenze und kg ein Bei-wert zur Berücksichtigung der maximalen Korngrösse desZuschlags ist.

u0 étant le périmètre de la section de contrôle dans la zonede la colonne (dv0/2 mesurée loin du bord de colonne), ke uncoefficient pour la prise en compte de la répartition inégalede la contrainte de cisaillement le long de la section decontrôle, d la hauteur statique, dv0 la hauteur statique agissantcomme force de cisaillement dans la section de contrôle u0,cm la valeur moyenne de la contrainte limit de cisaillementet kg un coefficient pour la prise en compte de la granulomé-trie maximale du granulat.

Bild 11: Vergleich der Versuchsresultate mit demMittelwertbruchkriterium und dem charakteristischenBruchkriterium

Figure 11: Comparaison des résultats d’essai avecle critère de rupture moyen et le critère de rupturecaractéristique

Bild 11 zeigt, dass alle Versuchsresultate über dem charakte-ristischen Bruchkriterium liegen. Weiter kann festgestellt

werden, dass die Versuchsresultate im Mittel deutlichoberhalb des Mittelwertbruchkriterium liegen. Unter Berück-sichtigung der unterschiedlichen Versagensarten (Beton-versagen, Stahlversagen) und Nachweisschnitte (innerhalbund ausserhalb der Durchstanzbewehrung) können zurBestimmung der Sicherheitsreserven mithilfe des überarbei-teten Bemessungskonzepts Durchstanzwiderstände VRd aufBemessungsniveau und zum Vergleich mit den Versuchs-ergebnissen Durchstanzwiderstände VRm auf Bruchniveauermittelt werden. Nachfolgend werden die in den Versuchenerzielten Bruchlasten VR mit den DurchstanzwiderständenVRm bzw. VRd verglichen.

La figure 11 montre que tous les résultats d’essai se situentau-dessus du critère de rupture caractéristique. On peut

également constater que les résultats d’essai sont enmoyenne nettement au-dessus du critère de rupture moyen.En tenant compte des différents modes de ruine (ruine dubéton, ruine de l’acier) et des différentes sections de contrôle(à l’intérieur et à l’extérieur de l’armature de poinçonnement),il est possible de déterminer à l’aide du concept de dimen-sionnement remanié les résistances au poinçonnement VRd au niveau du dimensionnement et, pour la comparaisonavec les résultats d’essai, les résistances au poinçonnementVRm au niveau rupture pour établir les réserves de sécurité.Les charges de rupture VR obtenues lors des essais sontcomparées ci-après avec les résistances au poinçonnementVRm ou VRd.

(27)VRm,cc0 = ksys ·ke · u0 · dv0 · cm

0.45 + 0.18 · d · · kg



Bild 12: Vergleich der Bruchlasten im Versuch mitden rechnerischen Bruchlasten bzw. Bemessungswerten

VR / VRm VR / VRdMittelwert / Valeur moyenne 0.99 1.64Standardabweichung / Écart standard 0.07 0.18Variationskoeffizient / Coefficient de variation 7.1% 11.0%Minimalwert / Valeur minimale 0.90 1.45

Ergebnisse mit DURA Körben Résultats avec paniers DURA

Figure 12: Comparaison des charges de rupture lorsdes essais avec les charges de rupture théoriques oules valeurs de calcul

Aus Bild 12 ist ersichtlich, dass die experimentellen Bruchlas-ten VR im Mittel gut mit den rechnerischen Bruchlasten VRm übereinstimmen. Der tiefe Variationskoeffizient von 7.1%zeigt, dass das Bemessungskonzept mit den bestimmtenFaktoren das Verhalten der getesteten Platten gut abbildet.Der Vergleich der Bruchlasten mit den rechnerischenBemessungswerten zeigt, dass im Mittel die Bruchlasten um1.64 höher als die Bemessungswerte VRd sind. Dies bedeutet,dass das in diesem Gutachten beschriebene Bemessungs-konzept ein ausreichendes Sicherheitsniveau liefert, welchesmit dem Sicherheitsniveau der Norm SIA 262:2013 für Plattenohne Durchstanzbewehrung vergleichbar ist.

Il ressort de la figure 12 que les charges de rupture expéri-mentales VR concordent bien en moyenne avec les chargesde rupture théoriques VRm. Le faible coefficient de variationde 7.1% montre que le concept de dimensionnement avecles facteurs déterminés représente bien le comportement desdalles testées. La comparaison des charges de rupture avecles valeurs de calcul théoriques montre qu’en moyenne lescharges de rupture sont 1.64 fois supérieures aux valeursde calcul VRd. Cela signifie que le concept de dimensionne-ment décrit dans cette expertise fournit un niveau de sécuritésuffisant qui est comparable au niveau de sécurité dela norme SIA 262:2013 pour les dalles sans armature depoinçonnement.

V R

/ V R m b z w . / o u V R

/ V R d

1 2 3 4 5 6 7 8 15 22 230.0

0.5

1.0

1.5

2.0

VR / VRm VR / VRd

2.5

Versuch Nummer / Numéro de l’essai



Aus Bild 13 ist ersichtlich, dass die experimentellen Bruch-lasten VR im Mittel 10% über den rechnerischen BruchlastenVRm liegen. Der Variationskoeffizient ist beim Vergleich der

rechnerischen Bruchlasten mit 4.1% sehr gering und zeigt,dass das Bemessungskonzept eine gute Übereinstimmungmit den Versuchen liefert. Im Mittel sind die Bruchlasten VR im Versuch um den Faktor 1.70 höher als die Bemessungs-werte VRd. Die Versuchsresultate bestätigen bereits früherdurchgeführte Untersuchungen [15] mit aufgebogenenBewehrungsstäben, bei welchen insbesondere die Kombina-tion von Durchstanzbewehrung und aufgebogener Bewehrungein sehr duktiles Bruchverhalten zeigten. Das Bemessungs-konzept für die DURA Körbe und DURA S-Elemente liefertein ausreichendes Sicherheitsniveau, welches mit demSicherheitsniveau der Norm SIA 262:2013 für Platten ohneDurchstanzbewehrung vergleichbar ist.

Il ressort de la figure 13 que les charges de rupture expéri-mentales VR se situent en moyenne 10% au-dessus descharges de rupture théoriques VRm. Le coefficient de variation

est très faible à 4.1% par rapport aux charges de rupturethéoriques et montre que le concept de dimensionnementconcorde bien avec les essais. En moyenne, les chargesde rupture VR lors des essais sont supérieures du facteur1.70 aux valeurs de calcul VRd. Les résultats de ces essaisconfirment ceux d’essais effectués précédemment [15]avec des barres d’armature relevées, lors desquels lacombinaison d’armature de poinçonnement et de barresd’armature relevées en particulier a montré un comportementà la rupture très ductile. Le concept de dimensionnementpour les paniers DURA et les éléments S DURA fournit unniveau de sécurité suffisant comparable au niveau de sécuritéde la norme SIA 262:2013 pour les dalles sans armature depoinçonnement.

V R

/ V R m b z w . / o u V R

/ V R d

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

9 10 11 12 13 14

VR / VRm VR / VRd



VR / VRm VR/ VRdMittelwert / Valeur moyenne 1.10 1.70Standardabweichung / Écart standard 0.04 0.17Variationskoeffizient / Coefficient de variation 4.1% 10.3%Minimalwert / Valeur minimale 1.05 1.43

Ergebnisse mit DURA S-Elementenmit oder ohne Kombination mit DURA Körben


Résultats avec éléments S DURAavec ou sans combinaison avec paniers DURA



Aus Bild 14 ist ersichtlich, dass die experimentellen Bruch-lasten VR im Mittel gut mit den rechnerischen BruchlastenVRm übereinstimmen. Der Variationskoeffizient ist beim

Vergleich der rechnerischen Bruchlasten mit 5.9% sehrgering und zeigt, dass das Bemessungskonzept eine guteÜbereinstimmung mit den Versuchen liefert. Im Mittelsind die Bruchlasten VR im Versuch um den Faktor 1.89 höherals die Bemessungswerte VRd. Das Bemessungskonzept fürdie DURA Pilze und der Kombination mit DURA Körben liefertein ausreichendes Sicherheitsniveau, welches mit demSicherheitsniveau der Norm SIA 262:2013 für Platten ohneDurchstanzbewehrung vergleichbar ist.

Aus der Zusammenstellung der 24 Versuche ist ersichtlich,dass die Bruchlasten im Versuch VR im Mittel sehr gut mitden rechnerischen Bruchlasten VRm übereinstimmen. DerVariationskoeffizienten ist beim Vergleich der rechnerischen

Bruchlasten mit 7.6% gering und zeigt, dass das Bemes-sungskonzept eine gute Übereinstimmung mit den Versuchenliefert. Im Mittel sind die Bruchlasten im Versuch VR um denFaktor 1.72 höher als die Bemessungswerte VRd. Daher kannfestgestellt werden, dass das Bemessungskonzept für dieDURA Bewehrungen und deren Kombinationen ein Sicherheits-niveau liefert, welches mit dem Sicherheitsniveau derNorm SIA 262:2013 für Platten ohne Durchstanzbewehrungvergleichbar ist.

Il ressort de la figure 14 que les charges de rupture expéri-mentales VR concordent en moyenne bien avec les chargesde rupture théoriques VRm. Le coefficient de variation est très

faible à 5.9% par rapport aux charges de rupture théoriqueset montre que le concept de dimensionnement concordebien avec les essais. En moyenne, les charges de rupture VR lors des essais sont supérieures du facteur 1.89 aux valeursde calcul VRd. Le concept de dimensionnement pour les têtesDURA et la combinaison avec les paniers DURA fournit unniveau de sécurité suffisant comparable au niveau de sécuritéde la norme SIA 262:2013 pour les dalles sans armature depoinçonnement.

Il ressort de la compilation des 24 essais que les charges derupture lors d’essais VR concordent en moyenne très bienavec les charges de rupture théoriques VRm. Le coefficient devariation est faible à 7.6% par rapport aux charges de rupturethéoriques et montre que le concept de dimensionnement

concorde bien avec les essais. En moyenne, les charges derupture VR lors d’essais sont supérieures du facteur 1.72 auxvaleurs de calcul VRd. On peut donc constater que le conceptde dimensionnement pour les armatures DURA et leurscombinaisons fournit un niveau de sécurité comparable auniveau de sécurité de la norme SIA 262:2013 pour les dallessans armature de poinçonnement.

V R

/ V R m b z w . / o u

V R

/ V R d

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

16 17 18 19 20 21 24

VR / VRm VR / VRd



VR / VRm VR / VRdMittelwert / Valeur moyenne 1.07 1.89Standardabweichung / Écart standard 0.06 0.10Variationskoeffizient / Coefficient de variation 5.9% 5.3%Minimalwert / Valeur minimale 1.01 1.68

Ergebnisse mit DURA Pilzenmit oder ohne Kombination mit DURA Körben


Résultats avec têtes DURA avec ou sans combinaisonavec paniers DURA



6. Beurteilung des Bemessungs-konzepts für DURA Durchstanz-bewehrung

Die Erkenntnisse der Versuchsauswertung wurden imBemessungskonzept für durchstanzgefährdete Flachdecken,Boden- und Brückenplatten von der Firma F.J. AschwandenAG eingearbeitet. Unter Berücksichtigung der unterschiedli-chen Versagensarten (Betonversagen, Stahlversagen) undNachweisschnitte (innerhalb und ausserhalb der Durchstanz-bewehrung) können mithilfe des überarbeiteten Bemes-sungskonzepts Durchstanzwiderstände VRd auf Bemessungs-niveau gemäss Norm SIA 262:2013 ermittelt werden. Aus demVergleich der Bruchlasten der Versuche und den rechneris-chen Durchstanzwiderständen lassen sich folgende Feststel-lungen ableiten:

1. Die Bemessung der DURA Durchstanzbewehrung kann aufder Grundlage des in diesem Gutachten beschriebenenBemessungskonzepts mit einem Sicherheitsniveaurealisiert werden, das mit dem der Norm SIA 262:2013 fürPlatten ohne Durchstanzbewehrung vergleichbar ist.

2. Das Bemessungskonzept ist mit dem Format der NormSIA 262:2013 für Platten mit Durchstanzbewehrungkompatibel.

3. Die in diesem Gutachten beschriebenen Ausnahmengegenüber der Norm SIA 262:2013 sind bei Einhaltung dergrundsätzlichen Verlegeprinzipien der DURA Durchstanz-bewehrung gerechtfertigt.

6. Évaluation du conceptde dimensionnement pour armaturede poinçonnement DURA

Les connaissances acquises par l’analyse des essais ont étéincorporées au concept de dimensionnement pour planchers-dalles, radiers et dalles de pont exposés au poinçonnementde l’entreprise F.J. Aschwanden SA. En tenant compte desdifférents modes de ruine (ruine du béton, ruine de l’acier) etdes différentes sections de contrôle (à l’intérieur et à l’exté-rieur de l’armature de poinçonnement), il est possible, à l’aidedu concept de dimensionnement remanié, de déterminer lesrésistances au poinçonnement VRd au niveau du dimensionne-ment selon norme SIA 262:2013. La comparaison des chargesde rupture résultant des essais et des résistances au poin-çonnement théoriques permet les constatations suivantes:

1. Le dimensionnement de l’armature DURA peut être réalisésur la base du concept de dimensionnement décrit danscette expertise avec un niveau de sécurité comparable àcelui de la norme SIA 262:2013 pour dalles sans armaturede poinçonnement.

2. Le concept de dimensionnement est compatible avec leformat de la norme SIA 262:2013 pour dalles avec arma-ture de poinçonnement.

3. Les dérogations par rapport à la norme SIA 262:2013décrites dans cette expertise sont justifiées si les principesde pose fondamentaux de l’armature de poinçonnementDURA sont observés.



7. Literatur

[1] Norm SIA 262 Betonbau, Schweizerischer Ingenieur undArchitektenverein, Zürich, 2013, 102 p.

[2] EMPA-Bericht Nr. 56 417, «Durchstanzversuche andrei Flachdeckenausschnitten mit spezieller Schub-bewehrung», Oktober 1987, 41 p.

[3] Muttoni, A., Burdet, O., Tassinari, L., «Essais de poinçon-nement symétrique des dalles en béton armé avec

armature d’effort tranchant de type DURA», Versuchs-bericht, IS-BETON, EPF Lausanne, Dezember 2007,158 p.

[4] Muttoni, A., Burdet, O., Clément, T., «Essais de poinçon-nement symétrique sur dalles en béton armé avecarmature et tete de poinçonnement de type DURA»,Versuchsbericht, IS-BETON, EPF Lausanne, Juni 2008,106 p.

[5] EMPA-Prüfbericht Nr. 445 544, «Betonstahlidentifikationund Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», April 2007, 7 p.

[6] EMPA-Prüfbericht Nr. 446 1 71, «Betonstahlidentifikationund Zugversuch mit Dehnungsmessung nach Norm

SIA 262:2003», Juni 2007, 7 p.

[7] EMPA-Prüfbericht Nr. 446 1 72, «Betonstahlidentifikationund Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», Juli 2007, 7 p.

[8] EMPA-Prüfbericht Nr. 446 1 73, «Betonstahlidentifikationund Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», Juli 2007, 7 p.

[9] EMPA-Prüfbericht Nr. 448 364, «Überprüfung dermechanischen Eigenschaften an 16 Betonstahlproben,4 Rundzugproben, 16 Flachzugproben», Februar 2008,12 p.

[10] Norm SIA 263 Stahlbau, Schweizerischer Ingenieur- undArchitektenverein, Zürich, 2013, 108 p.

[11] Muttoni, A., «Punching Shear Strength of ReinforcedConcrete Slabs without Transverse Reinforcement»,ACI Structural Journal, V. 105, No. 4, July-August 2008,p. 440–450.

[12] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A., «Applications of CriticalShear Crack Theory to Punching of Reinforced ConcreteSlabs with Transverse Reinforcement», ACI StructuralJournal, V. 106, No. 4, July-August 2009, p. 485–494.

[13] Siburg, C., Ricker, M., «Zur Durchstanzbemessung vonEinzelfundamenten», Beton- und Stahlbetonbau, V. 108,Heft 9, p. 641–653.

[14] fib «fib Model Code 2010 Final Draft Volume 2», fibBulletin 66, 2012, 331 p.

[15] Broms, C.E., «Elimination of Flat Plate Punching FailureMode», ACI Structural Journal, V. 97, No. 1, Jan.–Feb.2000, p. 94–101.

7. Bibliographie

[1] Norme SIA 262 Construction en béton, Société suissedes ingénieurs et des architectes, Zurich, 2013, 102 p.

[2] Rapport EMPA no 56 417, «Durchstanzversuche an dreiFlachdeckenausschnitten mit spezieller Schubbeweh-rung», octobre 1987, 41 p.

[3] Muttoni, A., Burdet, O., Tassinari, L., «Essais de poinçon-nement symétrique des dalles en béton armé avec

armature d’effort tranchant de type DURA», rapportd’essai, IS-BETON, EPF Lausanne, décembre 2007,158 p.

[4] Muttoni, A., Burdet, O., Clément, T., «Essais de poinçon-nement symétrique sur dalles en béton armé avecarmature et tete de poinçonnement de type DURA»,rapport d’essai, IS-BETON, EPF Lausanne, juin 2008,106 p.

[5] Rapport d’essai EMPA no 445 544,«Betonstahlidentifika-tion und Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», avril 2007, 7 p.

[6] Rapport d’essai EMPA no 446 171, «Betonstahlidentifika-tion und Zugversuch mit Dehnungsmessung nach Norm

SIA 262:2003», avril 2007, 7 p.

[7] Rapport d’essai EMPA no 446 172, «Betonstahlidentifika-tion und Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», juillet 2007, 7 p.

[8] Rapport d’essai EMPA no 446 173, «Betonstahlidentifika-tion und Zugversuch mit Dehnungsmessung nach NormSIA 262:2003», juillet 2007, 7 p.

[9] Rapport d’essai EMPA no 448 364, «Überprüfung dermechanischen Eigenschaften an 16 Betonstahlproben,4 Rundzugproben, 16 Flachzugproben», février 2008,12 p.

[10] Norme SIA 263 Construction en acier, Société suissedes ingénieurs et des architectes, Zurich, 2013, 108 p.

[11] Muttoni, A., «Punching Shear Strength of ReinforcedConcrete Slabs without Transverse Reinforcement»,ACI Structural Journal, V. 105, No. 4, July-August 2008,p. 440–450.

[12] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A., «Applications of CriticalShear Crack Theory to Punching of Reinforced ConcreteSlabs with Transverse Reinforcement», ACI StructuralJournal, V. 106, No. 4, July-August 2009, p. 485–494.

[13] Siburg, C., Ricker, M., «Zur Durchstanzbemessungvon Einzelfundamenten», Beton- und Stahlbetonbau,V. 108, cahier 9, p. 641–653.

[14] fib «fib Model Code 2010 Final Draft Volume 2», fibBulletin 66, 2012, 331 p.

[15] Broms, C.E., «Elimination of Flat Plate Punching FailureMode», ACI Structural Journal, V. 97, No. 1,Jan.–Feb. 2000, p. 94–101.



8. Notations8. Bezeichnungen

a Stützenabmessung

As,bg0 Bewehrungsfläche der Körbe im Bereich der Stütze

As,bg1 Bewehrungsfläche der Körbe ausserhalb desStahlpilzes oder des S-Elementes

As,SE Bewehrungsfläche der S-Elemente

Asw Durchstanzbewehrungsfläche

Neigungswinkel der S-Elemente

c Pilzabmessung

cnom Bewehrungsüberdeckung

d Mittlere statische Höhe

deff Gemessene mittlere statische Höhe

dg Grösstkorn der Gesteinskörnung

dg0 Referenzkorngrösse

dv0 Schubwirksame statische Höhe imNachweisschnitt u0



Es Elastizitätsmodul der Biegebewehrung

Es,bg Elastizitätsmodul der Körbe

fbd Bemessungswert der Verbundspannung

fbm Mittelwert der Verbundspannung

fcd Bemessungswert der Zylinderdruckfestigkeitdes Betons

fck Charakteristischer Wert der Zylinderdruckfestigkeit

des Betonsfcm Mittelwert der Zylinderdruckfestigkeit des Betons

fsd Bemessungswert der Fliessgrenze derBiegebewehrung

fsd,bg Bemessungswert der Fliessgrenze der Körbe

fsd,SE Bemessungswert der Fliessgrenze der S-Elemente

fsm Mittelwert der Fliessgrenze der Biegebewehrung

fsm,bg Mittelwert der Fliessgrenze der Körbe

fsm,SE Mittelwert der Fliessgrenze der S-Elemente

fswd Bemessungswert der Fliessgrenze derDurchstanzbewehrung

h Plattenstärke

hp Pilzhöhe

hzp,eff Gemessene Höhenlage der Pilze

a Dimensions de la colonne

As,bg0 Surface d’armature des paniers dans la zonede la colonne

As,bg1 Surface d’armature des paniers à l’extérieurde la tête en acier ou de l’élément S

As,SE Surface d’armature des éléments S

Asw Surface d’armature de poinçonnement Angle d’inclinaison des éléments S

c Dimensions de la tête

cnom Enrobage de l’armature

d Hauteur statique moyenne

deff Hauteur statique moyenne mesurée

dg Diamètre maximal du granulat de la compositiongranulométrique de roche

dg0 Granulométrie de référence

dv0 Hauteur statique agissant comme force de cisaille-

ment dans la section de contrôle u0

dv1 Hauteur statique agissant comme force de cisaille-ment dans la section de contrôle u1

dv2 Hauteur statique agissant comme force de cisaille-ment dans la section de contrôle u2

Es Module d’élasticité de l’armature de flexion

Es,bg Module d’élasticité des paniers

fbd Valeur de calcul de la contrainte d’adhérence

fbm Valeur moyenne de la contrainte d’adhérence

fcd Valeur de calcul de la résistance à la compression

sur cylindres du bétonfck Valeur caractéristique de la résistance à la compres-

sion sur cylindres du béton

fcm Valeur moyenne de la résistance à la compressionsur cylindres du béton

fsd Valeur de calcul de la limite d’écoulementde l’armature de flexion

fsd,bg Valeur de calcul de la limite d’écoulementdes paniers

fsd,SE Valeur de calcul de la limite d’écoulementdes éléments S

fsm Valeur moyenne de la limite d’écoulementde l’armature de flexion

fsm,bg Valeur moyenne de la limite d’écoulementdes paniers

fsm,SE Valeur moyenne de la limite d’écoulementdes éléments S

fswd Valeur de calcul de la limite d’écoulementde l’armature de poinçonnement

h Épaisseur de dalle

hp Hauteur de tête

hzp,eff Position mesurée des têtes



kg Beiwert zur Berücksichtigung der Rissverzahnung

ksys Systembeiwert der Durchstanzbewehrung

flex Biegebewehrungsgehalt

rs äquivalenter Radius des Versuchskörpers

w Durchstanzbewehrungsgehalt der Körbe

s Stababstand der Bewehrung

sd,Bg Stahlspannungen in den Körbenauf Bemessungsniveau

sm,Bg Stahlspannungen in den Körbenauf Mittelwertsniveau

sd,SE Stahlspannungen in den S-Elementenauf Bemessungsniveau

sm,SE Stahlspannungen in den S-Elementenauf Mittelwertsniveau

cd Bemessungswert der Schubspannungsgrenze

cm Mittelwert der Schubspannungsgrenze

u0 Umfang des Nachweisschnitts im Bereich der Stütze

u1 Umfang des Nachweisschnitts ausserhalb der Körbe

u2 Umfang des Nachweisschnitts ausserhalbdes Stahlpilzes oder S-Elements

V Querkraft

Vflex,d Biegetraglast auf Bemessungsniveau

Vflex,m Biegetraglast auf Mittelwertsniveau

VRd Durchstanzwiderstand auf Bemessungsniveau

VRd,c0 Durchstanzwiderstands des Betons im Bereichder Stütze auf Bemessungsniveau

VRd,c1 Durchstanzwiderstands des Betons ausserhalbder Körbe auf Bemessungsniveau

VRd,c2 Durchstanzwiderstands des Betons ausserhalbdes S-Elementes bzw. Stahlpilzes auf Bem

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