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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Einsatz von Flachdecken im Stahlbeton-Hochbau verbindet die Vorteile eines schnellen Baufortschrittes bei geringem Schalungsaufwand mit der Möglichkeit optimaler und flexibler Raumnutzung über die gesamte Nutzungsdauer eines Bauwerks. Bei einer solchen Bauweise liegt der Anteil der Decken an der Gesamtbetonkubatur zwischen 50 % und 60 %. Entsprechend groß ist der Anteil der Decken am Gesamteigengewicht der Konstruktion. Konstruktions-Leichtbeton zeichnet sich durch eine gegenüber dem Normalbeton um bis zu 54 % geringere Rohdichte bei vergleichbarer Festigkeit aus. Eine Ausführung der Flachdecken in Leichtbeton kann das Gesamteigengewicht der Konstruktion um bis zu 30 % verringern.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bemessung und der Ausführung von Leichtbetonflachdecken im Hinblick auf Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Als Grundlage wird die aktuelle deutsche und europäische Normung, sowie entsprechende Entwürfe für die zukünftige Normung herangezogen. Auf der Basis experimenteller und rechnerischer Untersuchungen werden mögliche Problemstellungen hergeleitet und entsprechende Lösungsansätze entwickelt. Schwerpunktthemen bilden das Verhalten von Leichtbeton unter Brandbeanspruchung, das Verformungsverhalten von Leichtbeton, die Pumpbarkeit, die Durchstanztragfähigkeit und die Auswirkungen des Einsatzes von Leichtbeton auf die Stabilität des Gesamtgebäudes. Darüber hinaus werden alternative Ausführungsmöglichkeiten für Leichtbetondeckensysteme (Elementdecken, Hohlkörperdecken, Hybriddecken) untersucht.

Die Ergebnisse zeigen einerseits, dass massive Flachdecken aus Konstruktions-Leichtbeton dem aktuellen Stand der Technik entsprechend bemessen und ausgeführt werden können. Andererseits wird deutlich, dass sowohl die Betontechnologie als auch die Normung in wesentlichen Punkten weiterentwickelt werden sollte. Wirtschaftliche Vorteile durch eine eventuell mögliche Reduzierung der Deckendicke bzw. der Bewehrungsmenge oder eine Erhöhung der Spannweiten können durch den Einsatz von massiven Leichtbetondecken aufgrund der Durchbiegungen und der Durchstanzproblematik in der Regel nicht erreicht werden. Werden Hohlkörperdeckensysteme mit Leichtbeton kombiniert, ist die Ausführung deutlich schlankerer Flachdecken möglich. Als äußerst leistungsfähige Lösung wird für Spannweiten bis zu 10 m eine kombinierte Hohlkörper-Hybriddecke vorgeschlagen, bei der die Feldbereiche in gewichtssparendem Leichtbeton mit Hohlkörpern und die Stützenbereiche in Normalbeton mit hoher Durchstanztragfähigkeit hergestellt werden.

Sowohl die Sicherstellung des Brandschutzes als auch die der Pumpbarkeit erfordern weiterführende betontechnologische Maßnahmen. Diese Maßnahmen sowie der hohe Materialpreis des Konstruktions-Leichtbetons führen dazu, dass der Konstruktions-Leichtbeton unter wirtschaftlichen Aspekten nicht mit dem Normalbeton konkurrieren kann. Unter dem Aspekt der grundsätzlichen Umsetzbarkeit eines Bauvorhabens ist der Einsatz von Konstruktions-Leichtbeton für Flachdecken durchaus attraktiv. Dies gilt für Anwendungen wie Aufstockungen oder Bauwerke auf wenig tragfähigem Baugrund. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass der Einsatz von Leichtbetonflachdecken für Bauvorhaben in erdbebengefährdeten Gebieten empfehlenswert sein kann.

Zusammenfassung (Englisch)

The use of flat slabs in building constructions connects the advantages of a fast building progress with low formwork expenditure to the possibility of optimal and flexible space use over the entire service life of a building. Executing this building method the portion of the slabs of the entire concrete cubature of a construction is 50 % to 60 %. Accordingly large is the portion of the slabs of the total dead weight of a construction. Structural lightweight aggregate concrete (SLWAC) is characterised by a density up to 54 % lower than that of normal concrete at comparable strength. Executing flat slabs using SLWAC reduces the total dead weight of the construction down to 60 %.

The present work deals with the design and the practical execution of SLWAC flat slabs with regard to feasibility and cost effectiveness, based on the current German and European codes as well as on the drafts for future codes. From analysing both experimental and calculational investigations problematic aspects are derived and appropriate solutions are developed. Special focuses are the behaviour of SLWAC under fire exposure, the deformation sensitivity of SLWAC, the pumpability, the punching resistance and the influence of the SLWAC flat slabs on the stability of the entire building. Additional alternative applications are examined as lattice girder slabs, hollow slabs and hybrid slabs.

The results show that massive SLWAC flat slabs can be designed and executed according to the current state of technology. Furthermore, it becomes clear that the concrete technology as well as the standardization should be improved in essential points. Due to the deformation sensitivity and the low punching resistance economic advantages, caused by a reduction of the slab thickness or of the reinforcement amount or by a rise of the spans, cannot be reached by the application of massive SLWAC slabs as a rule. The execution of hollow slabs with SLWAC enables a higher slenderness for flat slabs. For spans up to 10 m a combined hollow-hybrid slab is suggested as a very high-capacity solution. Here weight-saving SLWAC with integrated hollow bodies is used for the field areas and normal concrete with high punching resistance is used for the supporting areas.

To ensure fire protection and pumpability further concrete-technological methods are required. These methods as well as the high material price of SLWAC lead to the fact that SLWAC cannot compete with normal concrete under economic aspects. Under the aspect of the basic feasibility of a building project the use of SLWAC is absolutely suggestive for flat slabs. This counts to applications like heightening or buildings on less load-carrying building ground. Furthermore the results show that the application of SLWAC flat slabs can be recommended for building projects in earthquake-threatened areas.

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