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Zum Tragverhalten von Stahlbetonsandwichelementen mit stiftförmigen Verbundmitteln

  • Sandwichelemente aus Stahlbeton genügen zahlreichen Ansprüchen hinsichtlich energetischer, wirtschaftlicher, architektonischer und gestalterischer Gesichtspunkte sowie tragfähiger Konstruktionen. Neben Sandwichwänden können Sandwichelemente auch als biegebeanspruchte Bauteile wie Sandwichdecken oder Sandwichdächer eingesetzt werden. Das große Potential solcher Elemente kann jedoch aufgrund fehlender Kenntnisse bezüglich des Last-Verformungs-Verhaltens bisher nicht ausgeschöpft werden. Das Tragverhalten von Stahlbetonsandwichelementen wird maßgeblich durch die Rissbildung in den Betonschichten beeinflusst. Während die Berücksichtigung der Rissbildung beispielsweise bei der Verformungsberechnung von biegebeanspruchten Stahlbetonbauteilen schon intensiv erforscht wurde und realitätsnah beschrieben werden kann, steht die Entwicklung einer abschnittsweisen Berücksichtigung der reduzierten Dehn- und Biegesteifigkeiten infolge der Rissbildung für biegebeanspruchte Sandwichelemente aufgrund der höheren Komplexität noch am Anfang. Bisher existieren nur Modelle, die die Rissbildung im Beton von Sandwichelementen für die Berechnung der Teilschnittgrößen und der Verformung näherungsweise berücksichtigen. Die Anwendung dieser Rissmodelle ist aber aufgrund verschiedener Annahmen und Vereinfachungen, die diesen Modellen zugrunde liegen, für die in dieser Arbeit untersuchten Sandwichelemente mit Stahlbetontragschichten nicht geeignet. Mithilfe eines realitätsnahen Ansatzes zur Bestimmung des Schubmoduls eines Dämmstoffes, der Auswahl eines geeigneten Verfahrens zur Berechnung des Last- Verformungs-Verhaltens eines Stahlbetonbauteils einschließlich der Berücksichtigung der Rissbildung sowie eines Modellvorschlags zur Nachrechnung der Schubversuche an Sandwichelementen wird ein eigenes Ingenieurmodell zur Nachrechnung des Last- Verformungs-Verhaltens von biegebeanspruchten Sandwichelementen entwickelt. Aufbauend auf diesem Ingenieurmodell erfolgt die Erstellung eines Berechnungswerkzeuges. Anhand der Nachrechnung zahlreicher Versuchsergebnisse kann gezeigt werden, dass mit diesem Berechnungswerkzeug eine sehr gute Übereinstimmung der rechnerisch ermittelten mit den im Versuch bestimmten Last-Verformungs-Kurven erzielt werden kann. Das neue Ingenieurmodell berücksichtigt sowohl die reduzierten Dehn- und Biegesteifigkeiten infolge der Rissbildung als auch abschnittsweise unterschiedlich große Schubsteifigkeiten der Kernschicht, die sich aus der Anordnung von stiftförmigen Verbundmitteln ergeben. Basierend auf dem Ingenieurmodell sowie den umfangreichen experimentellen Untersuchungen zum Last-Verformungs-Verhalten von Sandwichelementen wird ein Berechnungswerkzeug sowie ein Bemessungskonzept für Stahlbetonsandwichelemente mit stiftförmigen Verbundmitteln vorgestellt. Damit konnte ein Fortschritt erzielt und die Grundlage für den Einsatz von Sandwichelementen mit Stahlbetontragschichten sowie einer Kernschicht aus Dämmstoffplatten und stiftförmigen Verbundmitteln gelegt werden.

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Metadaten
Author:Torsten Weiler
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-52081
Advisor:Jürgen Schnell, Wolfgang Kurz, Matthias Pahn
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2018/04/16
Year of Publication:2018
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2018/04/09
Date of the Publication (Server):2018/04/16
Number of page:XIV, 253
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)