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Zur Bestimmung des Feuerwiderstands von Injektionsankern mit variabler Verankerungstiefe in Beton

  • Injektionsanker haben sich in den letzten Jahrzehnten zu einem üblichen Befesti- gungsmittel entwickelt. Mit dem gestiegenen Einsatz sind auch die Anforderungen an die Tragfähigkeit und die Einsatzfelder gestiegen. So wird inzwischen häufig auch eine Qualifizierung von Injektionsankern für den Brandfall gefordert. Parallel ist das Wissen über den Tragmechanismus unter Brandeinwirkung bisher gering und Richt- linien zur Bewertung des Feuerwiderstands fehlen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Einwirkungen, die durch ein Brandereignis verursacht werden, anhand von stati- schen Berechnungen und thermisch-transienten Simulationen ermittelt. Des Weiteren wird die Tragfähigkeit und das Tragverhalten von Injektionsankern im Temperaturbe- reich von 20 °C und 400 °C experimentell untersucht. Die Einflussfaktoren auf die Verbundspannungs-Temperaturbeziehung von Injektionsmörteln, wie der Durchmes- ser der Ankerstange, die Betonfeuchte, innere und äußere Spannungen und die Art der Versuchsdurchführung werden bewertet. Außerdem werden Feuerwiderstände ge- genüber Stahlversagen von Gewindestangen nach 30 min, 60 min, 90 min und 120 min angegeben, die durch die Auswertung zahlreicher experimenteller Untersuchungen ermittelt wurden. Insgesamt zeigt die Forschungsarbeit auf, wie Komplex die Einwir- kungen und die Einflussfaktoren auf die Tragfähigkeit von Injektionsankern im Brandfall sind. Es können Feuerwiderstände bzw. Berechnungsansätze zur Bestimmung von Feuerwiderständen von Injektionsankern gegeben werden, die auf der sicheren Seite liegende Ergebnisse liefern. Eine Bestätigung der Ergebnisse durch Realbrandversu- che kann nicht gänzlich ersetzt werden.
  • In the last decades bonded anchors became a common fastening system. With the frequent use, the requirements in load capacity and the fields of application expands. Therefore, there is also the demand for assessments in case of fire. At the same time the knowledge about the load-bearing behaviour under fire is small and guidelines for qualification are missing. In this scientific work the impact of high temperature loads on anchors is determined by static calculations and thermal-transient simulations. Fur- thermore, the load capacity and load-bearing behaviour of bonded anchors concerning bond failure is investigated experimentally for mortar temperatures between 20 °C and 400 °C. Influencing factors on the bond stress-temperature behaviour of injection mor- tars like anchor diameter, moisture of concrete, internal and external forces and the type of test execution are examined. As a result of the presented research a calculati- on method for the bond failure on the basis of temperature profiles and the behaviour of the load capacity of bond materials under high temperatures is presented. Also, nume- rous experimental results concerning steel failure are assessed and load capacities for commercial threaded rods for the fire resistances R30, R60, R90 and R120 are given. In total the research work shows and evaluates the complexity of fire events and the numerous influencing factors on injection anchors. Fire resistances or rather methods for the calculation of fire resistances on the safe side can be given. Nevertheless, the confirmation with experimental tests in real fire tests cannot be completely replaced.

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Metadaten
Author:Marie Reichert
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-62012
Advisor:Catherina Thiele, Jan Hofmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2020/12/30
Year of Publication:2020
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2020/12/08
Date of the Publication (Server):2021/01/04
Tag:Befestigungsmittel; Brandfall; Experimentelle Ermittlung; Stahlversagen; Verbunddübel; Verbundversagen
Number of page:X, 353
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)