Stichworte: Dübelposition; Bemessungsmodell; Verbunddübelleisten; WendelbewehrungInvestigations on the load bearing behavior of composite dowels positioned close to the free concrete surface. Composite dowels are an economic alternative to headed studs with various advantages. Modern concrete slabs are dimensioned increasingly thinner and often include several additional functions, for example air conditioning or thermal activation of concrete surfaces. For those applications composite dowels can be positioned horizontally in the concrete slab. Existing investigations on composite dowels describe different failure modes of composite structures such as splitting of the concrete, local compression of the concrete, pry-out of a concrete cone or plasticizing of the steel teeth. At University of Kaiserslautern composite dowels with positions close to the free surface of the concrete slab were investigated experimentally by push-out-tests and on the basis of numerical simulations. In addition, the positive influence of a spiral reinforcement between the steel teeth was analyzed. Further primary and secondary failure mechanisms were observed for this specific position of the composite dowels. These investigations and a design approach will be presented within the paper.
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.
Im Stahlverbundbau bieten Verbunddübelleisten eine wirtschaftliche Alternative zu klassischen Verbundmitteln wie Kopfbolzendübeln. Moderne Verbundkonstruktionen werden insbesondere im Hochbau zunehmend filigraner hergestellt. Um die hierfür erforderlichen geringen Deckendicken zu realisieren, können Verbunddübelleisten horizontal innerhalb der Betonplatte angeordnet werden, woraus ein geringer seitlicher Abstand zum freien Betonplattenrand resultiert. Bisherige Untersuchungen beschreiben unterschiedliche Versagensbilder von Bauteilen mit Verbunddübelleisten, bspw. Spalten der Betonplatte, Ausstanzen eines Betonkegels oder Plastizieren der Stahlzähne. An der Technischen Universität Kaiserslautern wurden im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts mit der RWTH Aachen sowohl Push‐out‐Versuche als auch Verbundträgerversuche durchgeführt, anhand derer das Tragverhalten von Verbunddübelleisten mit randnahen Einbaupositionen untersucht wird. In diesen Versuchen konnten zuvor unbekannte Versagensmechanismen beobachtet werden, die bei konventionellen (randfernen) Einbaupositionen nicht eintreten und deshalb gesondert untersucht werden müssen. Im vorliegenden Beitrag werden die entsprechenden Bauteilversuche vorgestellt und erste Ergebnisse präsentiert. Auf Grundlage dieser Beobachtungen und Messungen werden Bemessungsansätze für randnahe Verbunddübelleisten ausgearbeitet, die langfristig Einzug in die europäischen Regelwerke finden sollen.
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.
Composite dowels as shear connectors between steel profiles and concrete sections have been investigated for decades. The long-term aim is to develop consistent design approaches and implement them within Eurocode 4 covering both fields of bridge and building construction. Especially in building construction, where the concrete slabs are dimensioned increasingly slimmer in contrast to bridge construction, the composite dowels are positioned unavoidably close to free concrete surfaces (1). This causes further failure modes which have not been entirely investigated yet. At University of Kaiserslautern experimental push-out tests were performed within a research project in cooperation with RWTH Aachen University focusing on the behaviour of these composite dowels in dependence of varying influence parameters, such as the dowel's distance to the edge, the concrete strength and the position of the reinforcement stirrups. Some results showed a significant reduction of the load-bearing capacity and an affection of the deformability, mostly accompanied by the spalling of the concrete cover. Based on the tests, numerical simulations were calibrated and utilized to understand more about the load transfer mechanisms and to interpolate between existing experimental results. This paper will particularly show the influence of three parameters and present considerations on the load transfer model including further primary, secondary and tertiary failure mechanisms leading to the overall failure of the specimens.
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