Composite dowels are known as powerful shear connectors in steel‐concrete composite girders. They are being used more and more in practice, especially for prefabricated composite bridges. Compared with headed studs, they provide increased strength. They also exhibit good deformation capacity even in high‐strength concrete. Further, their use in steel sections without an upper flange is very simple. However, a lack of standards for composite dowels with the economic clothoid and puzzle shapes has led to hesitations regarding applications, which is often due to delays in the approval process. Hence, the aim of the recently finished German research project P804 funded by FOSTA, the Research Association for Steel Application, was to solve unanswered questions concerning these innovative shear connectors and to prepare a national technical approval available for any design office or construction company. This paper describes the technical rules derived for ultimate and fatigue limit states, the structural design principles and instructions for production and construction, and provides further background information.

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Verbunddübelleisten sind leistungsfähige Verbundmittel für Stahlverbundträger, die vor allem in vorgefertigten Verbundbrücken eingesetzt werden. Vorteile gegenüber anderen Verbundmitteln liegen insbesondere in der hohen Tragfähigkeit, dem ausreichenden Verformungsvermögen auch bei höherfesten Betonen und der einfachen Herstellung bei oberflanschlosen Stahlprofilen. Das Fehlen eingeführter Technischer Regeln, insbesondere für die wirtschaftlichen Klothoiden‐ und Puzzlegeometrien, führte bei Projekten immer wieder zu Vorbehalten seitens der Bauherren und zu Verzögerungen im Genehmigungsprozess. Ziel des FOSTA‐Projektes P804 war es daher, offene Fragen vor allen Dingen bezüglich des Ermüdungsverhaltens dieser innovativen Verbundmittel zu klären, ein geschlossenes Bemessungskonzept zu schaffen sowie eine offene, firmenneutrale Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (AbZ) zu erwirken. In diesem Artikel werden die Ingenieurmodelle und Bemessungsgleichungen der AbZ zur statischen Tragfähigkeit und zur Ermüdungsfestigkeit, konstruktive Grundsätze sowie Hinweise für die Ausführung und Herstellung vorgestellt und Hintergründe erläutert.Design of composite dowels according to the new national technical approval. Composite dowels are known as powerful shear connectors in steel‐concrete‐composite girders. More and more they are used in practice especially for prefabricated composite bridges. Advantages over other shear connectors are in particular the increased strength, the sufficient deformation capacity even in high strength concrete and the simple application in steel sections without upper flange. However, missing provisions in standards for composite dowels with the economic clothoid and puzzle shape have led to retentions of clients and delays in the approval process. Hence, the aim of the recently finished research project P804 founded by FOSTA‐Research Association for Steel Application was to solve open questions concerning these innovative shear connectors and to prepare a national technical approval available (Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung – AbZ) for any design office and construction company. In this paper design concepts for ultimate limit state and fatigue limit state, structural design principles and instructions for production and construction are presented and background information are given.

Die VFT‐Rail Pilotbrücke über den Simmerbach wird im Rahmen einer Bauartzulassung durch Feldmessungen überwacht. Die Überwachung umfasst sowohl statische Zuglasten als auch Überfahrten eines Messzuges wie auch des Regelverkehrs. Ein Schwerpunkt der Messungen sind die direkt auf dem Überbau angeordneten Schienenstützpunkte, insbesondere beim Übergang zum Schotterbett am Brückenende. Das Bemessungsverfahren der Verbunddübel der externen Bewehrung des Brückensystems wird anhand von gemessenen Nennspannungen der Stahlprofile überprüft und bewertet.Railway bridge Simmerbach – Monitoring of the composite dowels and the rail fasteners in the VFT‐Rail system. A monitoring system is installed at the VFT‐Rail pilot bridge over the Simmerbach Valley within the scope of the licensing procedure. It surveys static train loads and dynamic crossings of a test train and of the regular train loads. The focus of the monitoring is set on the rail fastening system of the non‐ballast superstructure near the transition to the normal ballast track. The design concept of the composite dowels implemented in the external reinforcement of the bridge is assessed by measuring the nominal stresses in the steel sections.

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Das neue Parkhaus Coulinstraße in der Wiesbadener Innenstadt ist eine Stahlverbundkonstruktion mit einer Reihe von Besonderheiten. Neben der Beschreibung der Konstruktion mit Deckenträgern als oberflanschlose Verbundträger mit PZ‐Verbunddübelleiste in Kombination mit einer Verbunddecke berichtet der Beitrag über Bemerkenswertes der Tragwerksplanung und der Stahlbaukonstruktion. Dabei wird auch besonders auf die Brandschutzbemessung des Stahlbaus nach DIN EN 1993 eingegangen.

Das Tragverhalten der Verbunddübelleiste bei statischer Beanspruchung ist weitestgehend erforscht [1], sodass Verbundkonstruktionen mit Verbunddübelleisten nach den Regeln der entsprechenden Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung [2] bemessen werden können. Das Ermüdungskonzept der Verbunddübelleiste zielt jedoch bislang stark vereinfachend darauf ab, jegliche Ermüdungsschäden der Verbundpartner Stahl und Beton auszuschließen. Eine Erweiterung des Ermüdungskonzepts durch die Berücksichtigung von Resttragfähigkeiten angerissener Stahlzähne sowie von Kraftumlagerungen im Träger hin zu weniger belasteten Verbunddübel birgt große ökonomische Potentiale und ist Ziel eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Projekts. Im ersten Schritt soll dabei das Ermüdungsverhalten eines einzigen Verbunddübels in Kleinteilversuchen untersucht werden. Um die Kraft‐ und Spannungsverhältnisse innerhalb eines Verbundträgers möglichst exakt mit den Kleinteilversuchen wiederzugeben, wurde ein neuer Single‐Push‐Out‐Versuchsstand entwickelt, in dem durch eine Schrägstellung des Prüfkörpers die Lasteinleitung, die resultierende Kraftübertragung zwischen Stahl und Beton und die Auflagerkraft in einer Wirkungslinie liegen. Anhand von FE‐Untersuchungen kann so gezeigt werden, dass sowohl die Spannungsverteilungen im Stahlzahn als auch der Kraft‐Schlupf‐Verlauf eines Verbunddübels in Kleinteilversuch und Verbundträger übereinstimmen.

Composite dowels are powerful shear connectors in steel‐concrete composite structures, especially for prefabricated composite bridges. The advantages of composite dowels over other shear connectors are their increased strength and sufficient slip capacity even in high‐strength concrete. The National Technical Approval for Germany , from 2013 allows the design of composite structures with composite dowels for hogging and sagging moments under static and cyclic loading. However, the design of structures with cyclic loading in combination with centric tension perpendicular to the composite dowels (transverse tension) is neglected. Therefore, one part of national project P967 ”External reinforcement for composite bridges“, funded by FOSTA, the Research Association for Steel Application, was to determine how transverse tension affects the static capacity and fatigue resistance of composite dowels. To investigate this effect, two test series, each with six push‐out tests, were carried out. The test setup and the results of the static and cyclic shear tests in combination with transverse tension are presented in this paper.