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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Tragverhalten randnaher Betonduebel unter Laengsschubbeanspruchung / Load bearing behavior of concrete dowels in a location close to a free surface under longitudinal shear stress

Regelungen fuer liegende Kopfbolzenduebel bei Verbundkonstruktionen sind in der Norm EN 1994-2 verankert. Es fehlen bisher Regelungen fuer die immer haeufiger verwendeten Betonduebelleisten. Solche Duebelleisten koennen auch randnah liegend oder stehend eingesetzt werden. Behandelt wird das Tragverhalten randnaher Betonduebel unter Laengsschubbeanspruchung. Die Versagensmechanismen liegender oder stehender randnaher Betonduebel sind bisher nicht hinreichend bekannt. Die bisherigen Bemessungskonzepte beziehen sich im Wesentlichen auf stehend einbetonierte Betonduebel ausserhalb der Randzone. Erste Untersuchungen zeigen jedoch, dass sich das Tragverhalten randnaher Betonduebel deutlich von dem der anderen Betonduebel unterscheidet. Zur Klaerung dieses Sachverhalts wurden experimentelle Untersuchungen durchgefuehrt. Da bekannt ist, dass Konstruktionen mit liegend angeordneten Verbundmitteln vorwiegend durch Aufspalten der Betonplatte versagen, war es sinnvoll, Abscherversuche durchzufuehren. Mit diesen Versuchen sollten Aussagen ueber die Laengsschubtragfaehigkeit und die vorhandene Duktilitaet gewonnen werden. In 10 cm dicke Versuchskoerper wurden unterschiedlich geformte und bewehrte Betonduebelleisten aus Stahlblechen mit Dicken zwischen 4 und 6 mm eingebaut. Die Betondeckung betrug bei allen Duebeln 2,5 cm. Insgesamt erfolgten an 34 Versuchskoerpern Abscherversuche. Gemessen wurde bei den Versuchen sowohl die Traglast als auch der Schlupf zwischen Stahl und Beton in Kraftrichtung. Die Ermittlung der Verformung senkrecht zur Kraftrichtung erfolgte mit induktiven Wegaufnehmern. Ausserdem wurden die Spaltzugkraefte ueber Dehnungsmessstreifen in der Duebelbewehrung ermittelt. Die Versuchsergebnisse werden bezueglich der Tragfaehigkeit und des Verformungsverhaltens randnah liegender Betonduebel diskutiert und zwar hinsichtlich der Duebelform, der Bewehrungsart, der Betonguete und der Auflagerbreite der Versuchsplatten. Die Betonduebelform beeinflusst die Tragfaehigkeit nur gering. Dies laesst sich durch nahezu identische Duebelkennlinien der untersuchten Duebelformen belegen. Einen signifikanten Einfluss auf die Tragfaehigkeit hat die Art der Duebelbewehrung, ganz besonders, wenn eine Wendelbewehrung angeordnet wird. Gegenueber einem unbewehrten Betonduebel ergab eine Buegelbewehrung eine mittlere Erhoehung der Traglast um 16 %. Bei Wendelbewehrung zeigte sich eine deutlich hoehere Laststeigerung zwischen 39 und 76 %, verbunden mit einer Verbesserung der Duktilitaet. Mit zunehmender Betonfestigkeit steigt sowohl die Tragfaehigkeit als auch die Steifigkeit. Nach Auswertung der Duebelkennlinien ist festzustellen, dass der Einfluss der Auflagerbreite auf die Tragfaehigkeit und das Verformungsvermoegen vernachlaessigbar ist. Allerdings wirkt sich die Auflagerbreite auf die Rissbildung und die Haltekraefte am Fuss des Probekoerpers aus. Die Auswertung der Rissbilder im Beton verdeutlicht, dass die bei liegenden Betonduebeln auftretende hohe Querzugbeanspruchung zu Rissen in der Scheibenebene fuehren kann. Die Messung der Dickenaenderung zeigt, dass sich bereits auf einem niedrigen Lastniveau erste Spaltrisse bilden. Mit zunehmender Belastung entstehen dann auch vertikale Risse. Zusammenfassend wird festgestellt, dass randnahe Betonduebel bei ausreichender Buegelbewehrung die Anforderungen an ein duktiles Verbundmittel erfuellen. ABSTRACT IN ENGLISH: Over the last decades, composite structures made of steel and concrete have been developed in order to allow for the economic and competitive construction of buildings and bridges. Due to the new developments of innovative shear connectors such as concrete dowels, high requirements are expected for the load-bearing capacity and the ductility. The shear connectors are often used in slender structures. Concrete dowels close to a free concrete surface of a slab introduce longitudinal shear forces, which cause failure-relevant splitting stresses in direction of the slab thickness, similar to the horizontal lying headed studs. This failure mechanism of concrete dowels with a low concrete cover perpendicular to the central axis of the shear connectors has not been explicitly considered in the structural design models. First experiments in order to investigate the load-bearing capacity and the ductility of concrete dowels in a location close to a free surface in shear and pull-out tests were carried out. Some relevant parameters that have influence on the load-deformation behavior of concrete dowels located closely to the surface are discussed with reference to the experiments.

  • Authors:
    • GAJDA, J
    • KURZ, W
  • Publication Date: 2013

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 636-42
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 82
    • Issue Number: 9
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01497986
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Nov 15 2013 10:50AM