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Ein bedeutender Aspekt bei der Weiterentwicklung des Stahlverbundbaus ist der Einsatz von hochfesten Werkstoffen, die Bauteile zur Aufnahme von höheren Lasten und mit größeren Spannweiten ermöglichen. Dabei stellt sich insbesondere die Aufgabe, hochfeste Werkstoffe nicht nur bei überwiegend normalkraftbeanspruchten Bauteilen (Stützen), sondern auch bei biegebeanspruchten Bauteilen einzusetzen, indem die durch die spezifischen Duktilitätseigenschaften gesteuerten Tragfähigkeiten, Verformungsmerkmale
und die Ermüdungsfestigkeiten in der Verbundfuge weiter geklärt werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, auf Grundlage des bereits durchgeführten Vorgängerprojektes der FOSTA (P 486) das Potential der ausgewählten Verbundmittel weiter zu erforschen und optimierte Lösungen für eine dauerhaft tragfähige und duktile Verbundfuge zu entwickeln. Neben der statischen Tragfähigkeit stellen Untersuchungen unter zyklischer Beanspruchung einen Schwerpunkt der Forschungsarbeit sowie die Übertragung der Ergebnisse aus den Abscherversuchen auf Verbundträger dar. Hierzu werden Einfeldträgerversuche mit teilweisem Verbund unter statischer und zyklischer Beanspruchung durchgeführt und beschrieben. Die statischen Untersuchungen haben ergeben, dass Kopfbolzendübel mit einem Durchmesser von 22 und 25 mm nach EC 4 als duktil eingestuft werden können. Durch eine Vergrößerung der Schweißwulstabmessungen wird sowohl die Traglast als auch die Duktilität verbessert. Als demontierbare Verbundmittel werden Kopfbolzen mit eingeschnittenem Gewinde sowie Steigbolzen untersucht. Die Fuge verhält sich bei beiden Verbundmittel wie eine gleitfest vorgespannte Schraubenverbindung. Die Verwendung von demontierbaren Verbundmitteln in hochfestem Beton kann aufgrund des frühen Steifigkeitsverlusts nur unter besonderen Umständen empfohlen werden. Kontinuierliche Verbundmittel sind als Verbundmittel in hochfestem Beton geeignet, neben einer großen Anfangssteifigkeit und Duktilität werden hohe Traglasten erreicht. Die Bemessung der kontinuierlichen Verbundmittel nach Zapfe konnte bestätigt werden, für das Stahlversagen der "Puzzleleiste" wird ein weiteres Kriterium formuliert. Aufbauend auf den statischen Versuchen wird anhand von kraftgeregelt durchgeführten müdungsversuchen die Lebensdauer und statische Resttragfähigkeit ermittelt.
Als Verbundmittel wird der Kopfbolzendübel Ø22 mm und die Puzzleleiste eingesetzt. Bei den Kopfbolzendübeln tritt nach ca. 2,3 Mio. Lastwechseln ein Ermüdungsversagen ein, die statische Resttragfähigkeit ist nach bis zu 1,0 Mio. Lastwechseln um ca. 25% reduziert. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Versagensmodellen von Hanswille. Bei der Puzzleleiste wird kein Versagen unter zyklischer Belastung bis 2,0 Mio. Lastwechseln festgestellt. Nach dem Öffnen der Versuchskörper wurden Risse in der Leistenausnehmungen lokalisiert. Diese hatten jedoch keinen Einfluss auf
die statische Resttragfähigkeit. In den statischen Trägerversuchen versagte trotz der hohen Ausnutzung der Verbundmittel weder der Kopfbolzendübel noch die Puzzleleiste und die plastische Momententragfähigkeit nach EC 4 wird erreicht. Die zyklischen Trägerversuche zeigen, dass das Ermüdungsverhalten in verhältnismäßig guter Übereinstimmung mit dem an bisher eingesetzten Werkstoffen abgeleiteten Schlupf-Risswachstumsgesetzen von Feldmann und Gesella vorhergesagt werden kann. Die aus den Versuchsergebnissen abgeleiteten Bemessungsvorschläge liefern dem planenden Ingenieur eine einfache und sichere Bemessungshilfe zur Auswahl von Art und Anzahl der Verbundmittel in Abhängigkeit des Verdübelungsgrades.
Deckel des Forschungsberichtes P 621
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Bauwesen / Architektur, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsergebnisse
Deutsch
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