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

Polymermörtel-Klebverbindungen für Holz-Beton-Verbundbrücken. Teil 1: Schubtragverhalten neuartiger Verbundfugenkonfigurationen. Teil 2: Biegetragverhalten, Bemessung und Ausführung

Glued polymer mortar connections for timber-concrete composite bridges. Part 1: Investigations on the shear behavior of novel composite joint configurations. Part 2: Bending behavior, design and construction

In zwei Teilen werden Untersuchungen zur Entwicklung von Verbundfugenkonfigurationen der Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV) vorgestellt. Für Straßenbrücken mit Spannweiten bis zu 30 Metern stellen HBV-Überbauten ökologisch vorteilhafte und ökonomisch konkurrenzfähige Alternativen zu den üblichen Massivkonstruktionen dar. Der erste Teil gibt zunächst einen Überblick zu den entwickelten Verbundfugenkonstruktionen und den geeigneten Polymermörteln (PC) für die Klebeverbindung zwischen Holz und Beton. Er geht dann schwerpunktmäßig auf die experimentellen Untersuchungen zum Schubtragverhalten der flächigen Klebeverbindung der HBV-Bauweise ein. Experimentell untersucht wurden drei verschiedene Verbindungen. Zwei davon waren konventionelle Dübelleistenverbindungen, die in unterschiedlicher Weise in Mörtelbetten aus PC verlegt wurden. Bei der dritten Variante handelte es sich um eine neuartige flächige Klebeverbindung mit PC ohne Dübel, die eine kontinuierliche und schubstarre Verbindung zwischen Holz und Beton bewirkt. Das Tragverhalten der Verbindungen mit Dübelleisten in Mörtelbetten untersuchte man in Push-out-Scherversuchen, während für die reinen Klebeverbindungen PC/Holz, PC/Beton und PC/Stahl Druckschubversuche durchgeführt wurden. Die Versuche und die Ergebnisse dazu werden vorgestellt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die neuartigen Verbundfugenkonstruktionen für HBV-Straßenbrücken hohe Tragfähigkeitssteigerungen zulassen. Bei den Dübelleistenverbindungen mit PC-Verklebung liegt auf der Seite des Holzes praktisch ein starrer Verbund vor, und die Schubtragfähigkeit liegt deutlich oberhalb der charakteristischen Schubfestigkeit von Brettschichtholz. Bei der flächigen Verklebung übersteigen die relevanten Festigkeitswerte des Polymermörtels die untersuchten Nadelholz- und Betonfestigkeiten um das Drei- bis Sechsfache. Ein adhäsives Versagen des Verbunds trat nicht auf. Im zweiten Teil wird auf Untersuchungen an Biegeträgern eingegangen und es werden Bemessungsvorschläge und Empfehlungen für die Ausführung vorgestellt. Das Versuchsprogramm an Biegeträgern umfasste zwölf Kurzzeitbiegeversuche zur Bestimmung des Gesamttragverhaltens. Ergänzend zu den experimentellen Untersuchungen erfolgten rechnerische Analysen der Spannungsverhältnisse im Bereich der Verbundfuge. Die Ergebnisse zeigen, dass gegenüber der rechnerischen Biegesteifigkeit ohne Verbund zwischen Beton und Holz bei allen untersuchten Verbundkonfigurationen erhebliche Steifigkeitssteigerungen um 150 bis 200 Prozent erzielt wurden. Anhand der Simulationsergebnisse lässt sich verdeutlichen, dass bei gleichem Beanspruchungsniveau die Maximalwerte der Schubspannungen an der Holzoberfläche wesentlich geringere Werte annehmen als bei konventionellen Dübelleistenverbindungen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die entwickelten Verbundfugenkonfigurationen mit Polymermörtel-Klebverbindungen sehr hohe Tragfähigkeitssteigerungen mit sich bringen. Erreicht wird dieses im Wesentlichen durch eine gleichmäßigere holzseitige Schubkrafteinleitung. Als leistungsfähigste Variante erwies sich die direkte flächige Verklebung. ABSTRACT IN ENGLISH: Performance and load-bearing behavior of timber-concrete composite constructions (TCC) crucially depend on the design of the composite joint. Most composite solutions developed so far for TCC road bridges are characterized by a discontinuous shear transmission, whereby the shear capacity of the wood is not optimally utilized. The aim of the investigations presented was to develop composite joint configurations with a continuous bond between the concrete deck and the main wooden bridge girders. Mineral-filled, tolerance-compensating adhesive mortars based on epoxy resin are used to even out the shear stresses and to avoid stress peaks in the area of the connector elements that reduce the load-carrying capacity. The assessment of the performance of two enhanced stud connections with polymer mortar and the glued polymer mortar connection between concrete and wood was carried out on the basis of experimental and numerical investigations. The first part of the article gives an overview of the developed composite joint configurations as well as suitable polymer mortars and focuses on the results of the investigations on the shear behavior. The second part deals with investigations on bending beams, design proposals and recommendations for the construction. (A)

  • Availability:
  • Supplemental Notes:
    • Sonderheft Holzbau.
  • Authors:
    • Kästner, M
    • Rautenstrauch, K
  • Publication Date: 2021-4

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 23-30&31-9
  • Serial:
    • Bautechnik
    • Volume: 98
    • Issue Number: S1
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0932-8351

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01787623
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Nov 10 2021 2:18PM