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Zum Tragverhalten der neuartigen Verbundmittel "Stahlschare" für den filigranen Stahl-Beton-Verbundbau

  • Ein werkstoffgerechter und wirtschaftlicher Einsatz von ultrahochfestem Beton (UHPC) erfordert hybride Konstruktionen mit minimierten Querschnitten. Hierfür bieten sich Verbundträger, bestehend aus Stahlprofilen geringer Blechdicke und Betongurten von wenigen Zentimetern Plattenstärke an, deren Einsatzgebiet im Hochbau als filigrane Fassadenplatten oder tragende Hohlwände mit integrierter Haustechnik liegen kann. Besonderes Augenmerk ist bei derartigen Verbundkonstruktionen auf die Ausbildung und die Leistungsfähigkeit der Verbundfuge zu legen. Aufgrund der reduzierten Betongurtdicke ist eine Anwendung von konventionellen Verbundmitteln nicht möglich. Daher wurde ein neuartiges Verbundmittel durch das Anordnen von rechteckförmigen Stahlzähnen an der Blechoberkante entwickelt, welche an ihrer Spitze um 90° verdreht werden. Die Trag- und Verformungsfähigkeit dieser sogenannten "Stahlschare" wurde in dem von der DFG geförderten Projekt Schn 771/5-1 im Zuge des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1182 untersucht und ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Der Verdrehvorgang und die daraus resultierenden Dehnungen wurden mittels einer optischen Messung sowie FE-Simulation analysiert und zur weiteren Beurteilung der Längsschubtragfähigkeit herangezogen. Hierfür wurden 6 Push-out-Versuchsserien mit 38 Einzelversuchen mit verschiedenen Parametervariationen durchgeführt und ausgewertet. Zusammen mit den Ergebnissen von entsprechenden FE-Modellen und theoretischen Überlegungen wurde ein Bemessungskonzept für Längsschub entwickelt. Dieses beinhaltet die Versagensarten Längsaufreißen des Betongurts, Betonausbruch sowie Stahlversagen durch Abscheren der Schare. Die vorgeschlagenen Widerstandsmodelle wurden zudem einer statistischen Auswertung gemäß Eurocode 0 unterzogen. Abschließend wurde das Zugtragverhalten in Pull-out-Versuchen sowie das Verhalten in großmaßstäblichen Verbundträgern mit unterschiedlichen Verdübelungsgraden geprüft.
  • An application of ultra high performance concrete, which satisfies the material properties and economic demands, requires hybrid constructions with minimized cross sections. Here composite girders, consisting of steel sections with low plate thicknesses and concrete slabs with only a few centimeters of plate thickness, are suitable with an application range in filigree facade panels or hollow walls with integrated HVAC components. A main challenge of such structures is the design and performance of the composite joint. Due to the reduced dimensions an application of conventional shear connectors is not possible. Therefore a new shear connector was developed by arranging rectangular steel teeth at the upper edge of the steel web and distorting them about 90° at their tops. The load bearing and deformation capacity of these so-called "steel shares" was investigated in the project Schn 771/5-1 supported by the DFG in the scope of the research programme SPP 1182. The results are presented in this thesis. The torsion process and the resulting strains were analyzed by means of optical measurements and FE-simulations and were used for the further examination of the longitudinal shear bearing capacity. For this purpose 6 push-out test series with 38 single tests with different parameter variations were carried out and evaluated. Together with the results of corresponding FE-models and theoretical considerations a design concept for longitudinal shear was developed. It includes the failure modes splitting of the concrete slab, concrete pry-out and steel failure by shearing off of the shares. Additionally a statistical evaluation of the suggested resistance models was performed. Finally the tensile bearing behavior was tested in pull-out-tests as well as the behavior in large scaled composite girders with different degrees of shear connection.

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Metadaten
Author:Susanne Wiese
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-35059
Advisor:Wolfgang Kurz
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2013/05/09
Year of Publication:2013
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2013/04/08
Date of the Publication (Server):2013/05/13
Number of page:VIII, 172
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 10.09.2012
Newer document versions:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-35179