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Zusammenfassung Im Verbundbrückenbau finden Verbund- dübelleisten aufgrund günstiger Tragfähigkeit und Ermüdungseigenschaften zunehmende Anwendung. Das Ermüdungskonzept der aktuellen allgemeinen Bauartgenehmigung der Verbunddübelleiste ist jedoch sehr konservativ, unter anderem weil es auf die Vermeidung der Ermüdungsinitiierung beispielsweise im Dübelzahn abzielt. Damit bleiben Umlagerungsmöglichkeiten der von Dübeln übertragenen Schubkräfte im Verbundträger ebenso unberücksichtigt wie die potenziell lange Rissfortschrittsphase mit guter Resttragfähigkeit eines angerissenen Stahlzahns. Um das Ermüdungskonzept zukünftig um die Rissfortschrittsphase zu erweitern und auch Umlagerungseffekte in die Sicherheitsbetrachtung mit einzubeziehen, werden Untersuchungen zum Rissfortschritt in Verbunddübelleisten an Kleinteil- und Trägerversuchen durchgeführt. Experimentelle Versuche sollen in erster Linie der Verifizierung numerischer Untersuchungen dienen, um nach weiteren Parameterstudien zu verschiedenen Einflüssen ein Bemessungskonzept zu entwickeln, das über die Abgrenzung gegenüber der Rissinitiierung hinausgeht.

Verbunddübelleisten gewinnen im Bereich des Verbundbaus und insbesondere im Brückenbau aufgrund zahlreicher Vorteile im Vergleich zu anderen Verbundmitteln immer mehr an Bedeutung. Die schweißnahtfreie Ausführung von Verbunddübelleisten weist insbesondere unter zyklischen Beanspruchungen ein deutlich gutmütigeres Tragverhalten als bspw. konventionelle Kopfbolzen auf. Das zyklische Tragverhalten wird dabei maßgeblich durch die kontinuierliche Veränderung der Eigenschaften in der Verbundfuge charakterisiert. Die Degradation der Verbindung zwischen Stahl und Beton über die Lebensdauer und der daraus resultierende Schlupf der zuvor nahezu starren Verbindung führen zu Umlagerungen von Schnittgrößen zwischen den Verbundpartnern, die das Tragverhalten der Konstruktion verändern. Zudem kann ein Ermüdungsversagen der Verbundfuge, entweder in Form von Ermüdungsrissen im Stahlzahn oder in Form von Betonversagen, bei dem die zunehmende Schädigung des Betons vor der Stahlleiste sowohl in einer signifikanten Schlupfentwicklung als auch in einem zyklischen Ausstanzversagen resultieren kann, auftreten. In diesem Beitrag werden Ergebnisse zyklischer Abscherversuche vorgestellt, in denen unterschiedliche Einflussgrößen auf das Ermüdungsverhalten von Verbunddübelleisten untersucht wurden. Durch die hieraus gewonnenen Erkenntnisse konnten Zusammenhänge zwischen dem Tragverhalten der Verbundmittel unter zyklischer Beanspruchung und verschiedenen last‐ und materialabhängigen Einflussgrößen abgeleitet werden.

Fatigue of a composite girder according to Eurocode 4 is carried out on the decisive shear connector. It is not taken into account that the composite girder is an internally highly statically indeterminate system in which the failure of a dowel does not necessarily lead to the failure of the girder. This applies in particular to composite dowels which are characterised by a crack propagation phase with a high residual load‐bearing capacity of a damaged dowel. In own small part and girder tests as well as numerical studies, numerous positive load‐bearing effects could be identified in composite girders with composite dowels, which increase the lifetime of the girder. In case of an initial crack in a steel dowel, followed by crack propagation, the stiffness degradation of the damaged connector leads to a redistribution of forces. The lifetime of a girder is limited by the residual capacity of the composite joint or by a global failure with increasing partial connection. A global safety concept for composite girders taking into account the crack development and residual strength of the dowels as well as the redistribution of forces within the composite joint holds an enormous economic potential. This article shows how these effects can be taken into account.

Im Verbundbrückenbau werden neben Kopfbolzendübeln immer häufiger Verbunddübelleisten verwendet, die in Deutschland bauaufsichtlich zugelassen sind. Mit dem aktuellen Ermüdungskonzept sollen Ermüdungsschäden von Stahl und Beton vermieden werden. Hinsichtlich der positiven Ermüdungseigenschaften der Verbunddübelleiste in Klothoidenform birgt die Berücksichtigung von Ermüdungsschäden einzelner Verbunddübel, die zu einer Umverteilung der Dübelkräfte hin zu weniger belasteten Verbunddübeln im Verbundträger führt, große ökonomische Potenziale.   Die Ermüdungsuntersuchung von Verbundträgern mit Finite-Elemente-Programmen gestaltet sich aufgrund der hohen Lastwechselzahlen schwierig, da schon die Rechenkapazität einer einzelnen Belastungssimulation enorm ist. Daher wird in diesem Beitrag ein Stabwerkmodell mit nichtlinearen Federn vorgestellt und validiert, welches die Ergebnisse der FE-Berechnung im Bruchteil einer Sekunde reproduzieren kann. Mit diesem Modell ist es möglich, eine Vielzahl an Lastwechseln zu simulieren, Umlagerungseffekte zu berücksichtigen und die Grundlage zur Herleitung eines ökonomischeren Ermüdungskonzepts zu schaffen.

AUFSATZDer Einsatz von Verbunddübelleisten gewinnt sowohl im Hochals auch im Ingenieurbau immer mehr an Bedeutung. Neben der hohen Tragfähigkeit und Steifigkeit der Verbunddübelleisten zählt das gegenüber geschweißten Kopfbolzendübeln deutlich gutmütigere Tragverhalten unter zyklischer Beanspruchung zu ihren wichtigsten Vorteilen. Demzufolge ist der Einsatz dieser innovativen Verbundmittel im Brückenbau besonders vielversprechend. Die bisherigen Regelungen für die Ermüdungsbemessung von Verbunddübelleisten wurden allerdings aufgrund der geringen experimentellen Datenbasis konservativ gewählt, sodass das vorteilhafte zyklische Tragverhalten rechnerisch bisher noch nicht vollständig in Ansatz gebracht werden kann. Im Rahmen dieses Beitrags wird das Tragverhalten von Verbunddübelleisten unter zyklischen Beanspruchungen anhand experimenteller Erkenntnisse detailliert analysiert. Aufbauend hierauf wird ein Modell zur Abschätzung der Lebensdauer der Verbunddübelleisten vorgeschlagen.

Zusammenfassung In vielen Verbundkonstruktionen sind die Verbundmittel zwischen Stahl und Beton einer kombinierten Schub-Zug-Beanspruchung ausgesetzt. Je nach geometrischen Randbedingungen und statischem System können Zugkräfte entstehen, die in ungünstigen Fällen sogar größer als die auftretenden Schubkräfte werden. Im Gegensatz zu Kopfbolzendübeln, deren Tragverhalten unter kombinierten Lasten umfassend erforscht wurde, ist die Schub-Zug-Interaktion von Verbunddübelleisten bisher nur ansatzweise untersucht worden. Bisherige Ingenieurmodelle wurden auf Basis weniger Versuche hergeleitet, sodass ihre Anwendbarkeit lediglich innerhalb enger Grenzen abgesichert ist. Zudem ist das Interaktionstragverhalten von Verbunddübelleisten im gerissenen Beton bisher nicht erforscht. Frühere Untersuchungen unter reinem Schub und reinem Zug belegen eine deutliche Abhängigkeit der Tragfähigkeiten von den Rissbreiten, sodass auch unter kombinierten Lasten mit einem Einfluss zu rechnen ist. Im vorliegenden Beitrag werden daher experimentelle Untersuchungen zur Schub-Zug-Interaktion von Verbunddübelleisten unter Berücksichtigung von Querrissen im Beton vorgestellt. Anhand eines weiterentwickelten Versuchsstands mit definierter Risserzeugung wird das Tragverhalten analysiert und anschließend eine mathematische Beschreibung der Schub-Zug-Interaktion von Verbunddübelleisten für den gerissenen und ungerissenen Beton abgeleitet.

Zusammenfassung Verbunddübelleisten bieten im Stahlverbundbau eine wirtschaftliche Alternative zu klassischen Verbundmitteln wie Kopfbolzendübeln. Moderne Verbunddecken werden in zunehmendem Maße filigraner ausgeführt und darüber hinaus werden oftmals haustechnische Funktionen in das tragende Deckenbauteil integriert. Um die hierfür erforderlichen geringen Deckendicken zu realisieren, können Verbunddübelleisten horizontal innerhalb der Betonplatte positioniert werden, woraus ein geringer seitlicher Abstand zum freien Betonplattenrand resultiert. Bisherige Untersuchungen beschreiben unterschiedliche Versagensbilder von Konstruktionen mit Verbunddübelleisten, beispielsweise Spalten der Betonplatte, Ausstanzen eines Betonkegels oder Plastizieren der Stahlzähne. An der Technischen Universität Kaiserslautern wurden im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes mit der RWTH Aachen Push-out-Versuche durchgeführt, anhand derer das Tragverhalten von Verbunddübelleisten mit randnahen Einbaupositionen untersucht wurde. Hierbei wurden bisher unbekannte Versagensmechanismen beobachtet, die durch bestehende Bemessungsansätze für Verbunddübelleisten mit konventionellen (randfernen) Einbaupositionen nicht abgedeckt sind. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden die Einflüsse der Parameter Betonfestigkeit, Plattendicke und Bewehrungsführung auf das Trag- und Verformungsverhalten randnaher Verbunddübelleisten analysiert und eine mechanische Modellvorstellung zum Lastabtrag randnaher Leisten vorgestellt.