Modelle für das nichtlineare Verformungsverhalten von Verbunddübelleisten mit Ausstanzversagen

Abstract

Bei der Bemessung von Verbundkonstruktionen ist neben der Schubtragfähigkeit das duktile Verformungsverhalten der Verbundmittel von entscheidender Bedeutung. Eurocode 4 lässt für Verbundträger eine Teilverdübelung und eine äquidistante Verbundmittelanordnung lediglich bei Verwendung duktiler Verbundmittel mit einem Verformungsvermögen von mindestens 6 mm zu. Für Verbunddübelleisten sind bisher keine Berechnungsansätze zur Beschreibung des nichtlinearen Verformungsverhaltens vorhanden, so dass grundsätzlich zeit‐ und kostenintensive Abscherversuche zur Charakterisierung benötigt werden. Im vorliegenden Beitrag werden daher Modelle für die Berechnung des Verformungsvermögens und die Beschreibung der Schubkraft‐Schlupfbeziehung von Verbunddübelleisten vorgeschlagen, in die die mechanischen Kenngrößen Schubtragfähigkeit und elastische Dübelsteifigkeit einfließen. Die Modelle werden anhand einer umfassenden Versuchsdatenbank von in der Literatur dokumentierten Schubkraft‐Schlupfbeziehungen kalibriert und validiert. Sie ermöglichen das nichtlineare Verformungsverhalten von Verbunddübelleisten mit Puzzle‐ oder Klothoidenform unabhängig von experimentellen Untersuchungen vorherzusagen und ihre Duktilität zu bewerten. Anhand der Modelle werden die in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung für Verbunddübelleisten angegebenen Konstruktionsregeln zur Sicherstellung eines duktilen Verformungsverhaltens systematisch überprüft und angepasst.

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.…”

Development of a new design approach for composite dowels positioned close to the concrete surface

“…As an alternative, composite dowels can be used with the rules given in a German technical approval [1]. Existing investigations under monotonic [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11] and cyclic loading [12], [13], [14], [15], [16] and regulations on composite dowels include various failure modes of the structure. Specifically, if the position of the composite dowels is close to the concrete surface, as to be seen in Figure 1, an additional failure mode can occur in which the concrete cover at the edge of the concrete slab spalls (Figure 2).…”