Composite dowels as shear connectors for composite beams – Background to the design concept for static loading

Kopp, Maik; Wolters, Kevin; Claßen, Martin; Hegger, Josef; Gündel, М.; Gallwoszus, Joerg; Heinemeyer, Sabine; Feldmann, Markus

doi:10.1016/j.jcsr.2018.04.013

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“…3. The steel teeth are 150 mm apart from each other and possess a PZ geometry according to (4,5). The supports of the concrete slabs are realized by elastomer stripes.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Influencing Parameters on the Load‐bearing Capacity of Composite Dowels positioned close to the free Surface of Concrete Slabs

et al. 2019

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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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“…3. The steel teeth are 150 mm apart from each other and possess a PZ geometry according to (4,5). The supports of the concrete slabs are realized by elastomer stripes.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Influencing Parameters on the Load‐bearing Capacity of Composite Dowels positioned close to the free Surface of Concrete Slabs

et al. 2019

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“…In aller Regel werden dafür Kopfbolzendübel eingesetzt, die nach Eurocode 4 [1] bemessen werden. Alternativ können dazu auch Verbunddübelleisten verwendet werden, deren Anwendung in Deutschland über eine allgemeine Bauartgenehmigung [2] geregelt ist, die eine Bemessung unter statischen [3][4][5][6][7][8][9] und zyklischen Beanspruchungen [10][11][12][13][14] ermöglicht. Die Bauartgenehmigung deckt die potenziellen Versagensmodi Abscheren des Betondübels, Ausstanzen eines Betonkegels und Stahlversagen ab, deren jeweilige Längsschubtragfähig-keit berechnet werden muss.…”

Section: Allgemeinesunclassified

Untersuchungen zu Verbundträgern mit randnahen Verbunddübelleisten

Broschart

Kurz

2019

Stahlbau

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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.

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“…to analyse cyclic loading. The loadbearing capacity of compos ite dowels under static loading has been researched comprehen sively [1], so that composite constructions with composite dowels can be dimensioned according to the rules of the corresponding German technical approval [2]. However, the fatigue concept of composite dowels is greatly simplified to prevent any fatigue damage of steel and concrete.…”

Section: Development Of a New Single Push-out Test For Composite Dowelsmentioning

confidence: 99%

“…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.…”

unclassified

Entwicklung eines neuen Single‐Push‐Out‐Versuchsstands zur zyklischen Untersuchung der Verbunddübelleiste

2017

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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.

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Composite dowels as shear connectors for composite beams – Background to the design concept for static loading

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Influencing Parameters on the Load‐bearing Capacity of Composite Dowels positioned close to the free Surface of Concrete Slabs

Influencing Parameters on the Load‐bearing Capacity of Composite Dowels positioned close to the free Surface of Concrete Slabs

Untersuchungen zu Verbundträgern mit randnahen Verbunddübelleisten

Entwicklung eines neuen Single‐Push‐Out‐Versuchsstands zur zyklischen Untersuchung der Verbunddübelleiste

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