Beitrag zur Ermittlung von Schnitt- und Verformungsgrößen bei mehrschichtigen Stahlbetonwandtafeln mit Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärktem Kunststoff

  • Die Kopplung der Schalen mehrschichtiger Stahlbetonwandtafeln mit innenliegender Wärmedämmung kann mit stabförmigen Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) erfolgen. Diese Verankerungen weisen gegenüber Edelstahlverankerungen Vorteile hinsichtlich der Dauerhaftigkeit und des thermischen Verhaltens auf. Infolge der begrenzten Verformbarkeit der Verbindungsmittel und zur Sicherstellung der Verankerung der Verbindungsmittel in den Schalen sind für die Wandelemente neben den Nachweisen zur Tragfähigkeit auch Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zu führen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die wirklichkeitsnahe Ermittlung der Schnittgrößen in der Vorsatzschale und die Berechnung der Relativverschiebung zwischen den Schalen als Grundlage der Nachweiseführung. Insbesondere bei hohen, schlanken Wandelementen ist das Verbundtragverhalten unter Einbeziehung der innenliegenden Wärmedämmschicht dieser Bauteile zu berücksichtigen. In einem ersten Bearbeitungsschritt erfolgt ein umfangreiches Versuchsprogramm zur Analyse des Last-Verformungsverhaltens der Verbundfuge unter Scherbeanspruchung. Darauf basierend wird ein mechanisches Modell entwickelt, das eine allgemeingültige Berechnung der Verbundfugensteifigkeit als Grundlage der weiteren Untersuchungen ermöglicht. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden in einem zweiten Bearbeitungsschritt Lösungen dargelegt, welche die Berechnung der Funktionsverläufe der Schnitt- und Verformungsgrößen aus der Verbundtragwirkung ermöglichen. Grundlage ist das gekoppelte Differentialgleichungssystem der Sandwichtheorie. Für relevante Lastfälle und Lagerungsbedingungen werden geschlossene, analytische Gleichungen zur Berechnung der Extremalwerte erarbeitet. Das Berechnungsmodell wird im Rahmen einer Versuchsreihe an mehrschichtigen Stahlbetonplattenstreifen mit den Versuchsergebnissen verifiziert. Zur Abgrenzung von Fällen, bei denen auf eine aufwändige Berücksichtigung der Verbundtragwirkung verzichtet werden kann, werden Parameterstudien durchgeführt und praxisrelevante Fälle ausgewertet. Abschließend werden grafische Berechnungshilfsmittel zur Ermittlung der maximalen Zustandsgrößen infolge der Verbundtragwirkung angegeben. Im dritten Teil der Arbeit wird der spezielle Fall des Einflusses einer Ortbetonverfüllung auf das Schnittkraft- und Verformungsverhalten mehrschichtiger Stahlbetonwandelemente betrachtet. Im Ergebnis der Untersuchungen wird festgestellt, dass der Betonierdruck eine dauerhafte, nicht zu vernachlässigende Vorspannung der Verbindungsmittel zur Folge hat. Für die Bemessung der Verbindungsmittel unter Zugbeanspruchung wird empfohlen, 40% des rechnerischen Frischbetondrucks als Zugbeanspruchung auf die Verbindungsmittel anzusetzen. Weiterführende Untersuchungen zum Einfluss der Fugenvorspannung auf die Schnitt- und Verformungsgrößen infolge Verbundwirkung ergeben, dass diese nicht signifikant ist.

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Metadaten
Author:Matthias Pahn
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-28172
Advisor:Jürgen Schnell, Peter Mark
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2011/12/06
Year of Publication:2011
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2011/11/04
Tag:Differentialgleichung des Sandwichtheorie; Faserverstärkter Kunststoff; Mehrschichtige Stahlbetonwandtafel
Number of page:335
Faculties / Organisational entities:Fachbereich ARUBI
DDC-Cassification:624 Ingenieurbau

$Rev: 12793 $