Zum Einfluss von Dübelleisten auf das Querkrafttragverhalten des Stahlbetongurts von Verbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen

  • Große Stegöffnungen werden in Stahlverbundträgern immer dann erforderlich, wenn in Trägerebene Leitungen quer zur Trägerachse geführt werden sollen. Die Attraktivität der Stahlverbundbauweise steigt mit der Möglichkeit, die Tragfähigkeit im Bereich großer Stegöffnungen rechnerisch nachweisen zu können. Bisher war es aber nicht möglich, eine Verstärkung des Betongurtes durch Einbau von Dübelleisten in einem Nachweiskonzept nutzbar zu machen. Bei Dübelleisten handelt es sich um Doppelkopfanker, die in einer Reihe meist auf ein Lochblech aufgeschweißt werden. Sie werden von mehreren Herstellern als Querkraft- und Durchstanzbewehrungselemente vertrieben. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss von Dübelleisten auf das Querkrafttragverhalten des Stahlbetongurts von Verbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen untersucht. Dazu wurden 28 Versuche sowie rechnerische Untersuchungen durchgeführt. Dabei konnte in einzelnen Versuchen durch den Einsatz von Dübelleisten eine Traglaststeigerung von mehr als 50 % erzielt werden. Unter anderem wurde der Effekt der Querbiegung untersucht, bei dem durch die vertikale Belastung des Betongurts außerhalb der Verbundträgerachse ein negatives Biegemoment in Querrichtung entsteht. Es wurde ein Nachweiskonzept erarbeitet, mit dem die Querkrafttragfähigkeit eines Betongurts unter Berücksichtigung von im Betongurt angeordneten Dübelleisten wirklichkeitsnah bestimmt werden kann. Das erstellte Konzept ermöglicht es, bei der Bemessung von Verbundträgern, die durch Stegöffnungen geschwächt sind, durch einen geringen Mehreinsatz von Bewehrung in Form von Dübelleisten eine deutliche Traglaststeigerung zu erzielen. Der Einfluss von Querbiegemomenten wird durch eine konservative Abschätzung der Lasteinzugsfläche berücksichtigt.
  • Large web openings of composite beams are necessary if cables and pipes of the building services cross the axis of the steel girder. Composite construction becomes more attractive with the possibility to calculate the load-bearing capacity of the composite beam in the area of a large web opening. However, in previous design models the reinforcement of the concrete chord with shear rails was not included. Shear rails consist of double headed studs which are welded on perforated metal strips to fix their position. Several producers sell these shear rails as shear and punching reinforcement. As part of the following thesis, the influence of shear rails on the laod bearing behaviour of the concrete chord of composite beams with large web openings was investigated. For this purpose 28 experiments as well as finite-element calculations were carried out. Several tests showed that the ultimate load capacity can be increased by 50 % by introducing shear rails. Furthermore, the effect of a negative bending moment orthogonal to the axis of the composite girder was investigated. The moment results from vertical loads beside the girder axis. In order to determine the shear laod capacity of a concrete chord reinforced with shear rails, a design model was set up. The model allows the structural design of composite girders in the area of web openings. By the arrangement of shear rails alongside large web openings, the shear load capacity can be improved significantly. The influence of a bending moment orthogonal to the composite girder axis is taken into consideration by conservatively evaluating the loaded area.

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Metadaten
Author:Christian Balzer
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-33489
Serie (Series number):Schriftenreihe der Fachgebiete Baustofftechnologie und Bauschadenanalyse, Massivbau und Baukonstruktion, Stahlbau des Studienganges Bauingenieurwesen (15)
Advisor:Jürgen Schnell
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2012/11/15
Year of Publication:2012
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2012/10/26
Tag:Querkrafttragfähigkeit; Stegöffnung; Verbundträger
composite beam; shear bearing capacity; web opening
GND-Keyword:Ausschnitt <Öffnung>; Querkraft; Stahlbetonbau; Verbundbauweise
Number of page:X, 211
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:690 Hausbau, Bauhandwerk

$Rev: 12793 $