Ausstanzmodell mit Rissreibung für Verbunddübelleisten im gerissenen Beton

Abstract

Zur Übertragung der Schubkräfte in der Verbundfuge von Stahl-Beton-Verbundkonstruktionen können Verbunddübelleisten (VDL) eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um leistungsfähige Verbundmittel, die sowohl im Hoch-und Industriebau als auch im Verbundbrückenbau immer häufiger eingesetzt werden. Ihre Vorteile gegenüber anderen Verbundmitteln liegen insbesondere in der hohen Tragfähigkeit und der einfachen Herstellung bei oberflanschlosen Stahlprofilen. Die Bemessung von Verbunddübelleisten in Puzzle-(PZ) und Klothoidenform (CL) ist in einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung [2] geregelt, die im Rahmen des FOSTA-Forschungsprojekts P804 [3] erarbeitet wurde. Diese berücksichtigt die Versagensarten Stahlversagen, Ausstanzen und Betondübelabscheren, wobei Letzteres in der Regel nicht maßgebend wird. In Verbundkonstruktionen mit schlanken Betongurten wie zum Beispiel Verbunddecken und Parkdecks führen die kleinen Einbindetiefen in der Regel zu einem Ausstanzversagen. Falls der Betongurt hierbei in der globalen Biegedruckzone liegt, kann die Schubtragfähigkeit der Verbunddübelleiste zuverlässig anhand der Modelle aus der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung [2] berechnet werden. Werden Verbundträger hingegen als Durchlaufsysteme ausgebildet, oder der Betongurt aus anderen Gründen (z. B. integraler Deckenaufbau [4, 5]) in der Biegezugzone angeordnet, bilden sich in den auf Zug beanspruchten Trägerbereichen Querrisse im Betongurt aus. Diese setzen die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten mit Ausstanzversagen herab [6, 7]. Bisher wird der Einfluss von Querrissen in der Bemessung von Verbunddübelleisten nicht berücksichtigt, sodass es zu einer Überschätzung der tatsächlichen Schubtragfähigkeit kommt. Um dieses Sicherheitsdefizit zu beheben, wird im Rahmen dieses Beitrags ein mechanisch basiertes Ingenieurmodell vorgeschlagen, mit dem die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten im gerissenen Beton in Abhängigkeit von der Querrissbreite und dem Rissabstand vorhergesagt werden kann. Das Modell wird an Versuchen validiert und auf das Bemessungsniveau überführt. 2 Versuchsergebnisse und Phänomenologie Zur Untersuchung der Tragmechanismen von Verbunddübelleisten im quergerissenen Beton wurden in [1] Ab-Die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten mit Ausstanzversagen wird durch Querrisse im Betongurt vermindert. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass Querrisse als Begrenzungen des Betonausstanzkegels wirken, an denen eine Kraftübertragung lediglich durch Rissreibung erfolgt. In den bisherigen Bemessungsansätzen für Verbunddübelleisten wird der Einfluss von Rissbildung im Beton nicht berücksichtigt. Hieraus kann ein Sicherheitsdefizit in der Bemessung von Verbundträgern mit Verbunddübelleisten resultieren, falls der Betongurt vollständig oder bereichsweise aufreißt. Im vorliegenden Beitrag wird daher ein mechanisch basierter Modellansatz für das Ausstanzen von Verbunddübelleisten im gerissenen und ungerissenen Beton hergeleitet, der die Übertragung von Schubspannungen durch Rissverzahnung berücksichtigt....

Untersuchungen zu Verbundträgern mit randnahen Verbunddübelleisten

“…In aller Regel werden dafür Kopfbolzendübel eingesetzt, die nach Eurocode 4 [1] bemessen werden. Alternativ können dazu auch Verbunddübelleisten verwendet werden, deren Anwendung in Deutschland über eine allgemeine Bauartgenehmigung [2] geregelt ist, die eine Bemessung unter statischen [3][4][5][6][7][8][9] und zyklischen Beanspruchungen [10][11][12][13][14] ermöglicht. Die Bauartgenehmigung deckt die potenziellen Versagensmodi Abscheren des Betondübels, Ausstanzen eines Betonkegels und Stahlversagen ab, deren jeweilige Längsschubtragfähig-keit berechnet werden muss.…”

Integriertes Deckensystem für den Stahl‐ und Verbundbau

“…In einigen Bereichen der integrierten Verbunddecke sind die Verbundmittel zwischen Stahl und Beton weder einer Bild 5. Einflüsse von Rissabstand und Rissbreite auf die Ausstanztragfähigkeit von Verbunddübelleisten aus [19] und [24] Fig. 5.…”

“…5. Influence of crack spacing and crack width on the shear capacity of composite dowels with pry-out failure [19] and [24] kraft das Ausbrechen eines Betonkegels in Richtung der kleinsten Betonüberdeckung bewirkte.…”

Ausstanzen von Verbunddübelleisten im gerissenen Beton

“…Die Ergebnisse der Abscherversuche werden im Rahmen dieses Beitrags vorgestellt. In [18] wird darauf aufbauend ein mechanisches Ingenieurmodell zur Berechnung der Schubtragfähigkeit für Verbunddübelleisten im gerissenen und ungerissenen Beton entwickelt.…”