Zur Grenztragfaehigkeit von Verbundduebeln mit Klothoidenform / The ultimate load bearing capacity of composite dowels with clothoid form

Verbundduebel zur Uebertragung von Schubkraeften zwischen Beton und Stahl werden in den letzten Jahren neben den Kopfbolzenduebeln vermehrt angewendet. Dazu beigetragen hat auch eine reiche Forschungstaetigkeit zum Tragverhalten von Verbundduebeln. Betrachtet wird ein Verbundduebel mit Klothoidenform, fuer den Untersuchungen zur plastischen Tragfaehigkeit, zu neuen numerischen Modellen und einem erweiterten Bemessungsansatz vorgestellt werden. Einleitend wird auf die Berechnung bei Ermuedung eingegangen und herausgestellt, dass fuer das Ermuedungsverhalten die Interaktion zwischen lokaler und globaler Biegung von wesentlicher Bedeutung ist. Anschliessend wird ausfuehrlich auf die mechanischen Gegebenheiten bei Verbundduebeln, die dazu bisher vorgenommenen theoretischen und experimentellen Untersuchungen und die bekannten Bemessungsansaetze eingegangen. Durchgefuehrt wurden eigene Versuche zur Bestimmung der Stahlduebeltragfaehigkeit als Push-Out-Versuche in Anlehnung an den Eurocode 4. Dazu untersuchte man Duebelleisten mit jeweils drei Stahlduebeln bei Dicken der Verbundduebelleisten von 15, 20 und 25 Millimetern. Bei den verwertbaren Ergebnissen der Versuche mit Duebelleisten von 15 und 20 Millimetern Stegdicke trat vordergruendig ein Versagen des Betons ein. Vergleichend zu den Versuchen erfolgten FEM-Berechnungen unter Beruecksichtigung der Interaktion zwischen lokalem Schub und globaler Beanspruchung. In bisherigen FEM-Berechnungen zu dieser Problematik wurden diese beiden Beanspruchungen immer getrennt betrachtet. Die eigenen Untersuchungen erfolgten an einem dreidimensionalen FE-Modell, das einschliesslich der Randbedingungen dargestellt wird. Hinsichtlich des Materialverhaltens wurden zwei Ansaetze untersucht: linear-elastisches - linear-plastisches Materialverhalten und linear-elastisch - plastisches Materialverhalten mit Stahlverfestigung. Das FE-Modell lieferte zuverlaessige Ergebnisse fuer die Kraftuebertragung der Verbundduebel im Gebrauchszustand und im Grenzzustand der Tragfaehigkeit. Aus dem Rechenmodell koennen die Kontaktpressungen auf der kraftzugewandten und der kraftabgewandten Seite des Stahlduebels ermittelt werden. Die Pressungen wirken an der Duebelstirnseite belastend und an der Duebelrueckseite entlastend. Bei der Bemessung wurde bisher aber nur der belastende Anteil beruecksichtigt. Anhand der Untersuchungsergebnisse erfolgte die Herleitung eines neuen Ansatzes in Form eines zweidimensionalen FE-Modells mit einem mechanischen Ansatz nach Timoshenko, das sowohl die lokalen als auch die globalen Beanspruchungen beruecksichtigt. Insgesamt zeigt sich jedoch, dass die Ueberlagerung von lokaler und globaler Beanspruchung keinen nennenswerten Einfluss auf die Tragfaehigkeit der Stahlduebel hat und damit bei der Ermittlung der Normalkraft in der Duebelleiste im Grenzzustand der Tragfaehigkeit vernachlaessigbar ist. ABSTRACT IN ENGLISH: Composite dowels are acting as a ductile and economic member to transfer shear forces from concrete to steel. Their load bearing behavior is highlighted in recent research projects. To complete the state-of-the-art investigations in the plastic load bearing behavior of the steel dowel are presented. Beside experimental tests new numerical models of composite dowels will be discussed and a design recommendation will be validated. (A)

  • Authors:
    • LORENC, W
    • KOZUCH, M
    • SEIDL, G
  • Publication Date: 2013-3

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 196-207
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 82
    • Issue Number: 3
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01484499
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jun 20 2013 12:06PM