Verbunddübel stellen eine sehr tragfähige und robuste Verbindung zwischen Stahlbauteilen und Betonquerschnitten dar. Mittels Verbunddübelleisten lassen sich neue Querschnitte für den konstruktiven Ingenieurbau entwickeln. Der erste Teil der Veröffentlichung befasste sich mit der Technologie der Verbunddübel, deren Tragverhalten und der Bemessung der Verbindung unter ruhender Belastung. Für den Einsatz in Brücken ist das Verhalten unter dynamischen Lasten von Bedeutung und Schwerpunkt dieses Beitrages.
Das Ermüdungsverhalten der neuartigen Verbindung wird anhand von zyklisch belasteten Biegeträgern untersucht, mit numerischen Simulationen verglichen und ein Bemessungsvorschlag auf Grundlage des Strukturspannungskonzeptes vorgestellt. Dabei wird sich auf die Betrachtung von Dübelleisten mit modifizierter Klothoidenform (MCL) beschränkt.

Load bearing behaviour of composite dowels  -  Fatigue behaviour (part II).
Composite dowels realise a high load bearing capacity and ductile connection between steel members and concrete parts. Using these composite dowels for shear transmission new systems of composite construction can be designed. The first part deals with the technology of composite dowels, it’s bearing behaviour and the design of the connection under static loads. For the use in bridges the cyclic load bearing behaviour becomes more important and on this is the focus of this paper.
The behaviour of the new connection under fatigue loads is investigated by cyclic loaded simple supported beam tests compared to numerical simulations and a design concept is established on the basis of a hot spot model. The investigations are restricted to composite dowels implementing the modified clothoidal shape (MCL).

Verbunddübel stellen eine sehr tragfähige und robuste Verbindung auch bei hochfesten Betonen zwischen Stahlbauteilen und Betonquerschnitten dar. Die Herstellung des Stahldübels ist dabei einfach und wirtschaftlich. Mittels Verbunddübelleisten lassen sich neue Querschnitte für den konstruktiven Ingenieurbau entwickeln. Halbierte Walzprofile, die mit der speziellen Geometrie der Verbunddübel geschnitten wurden, werden als außenliegende Bewehrung im Verbundbau eingesetzt. In zwei Teilaufsätzen wird die Bemessung der Verbunddübel für unterschiedliche Randbedingungen und Belastungsarten erläutert. Der erste Beitrag befasst sich mit der Technologie der Verbunddübel, deren Tragverhalten und der Bemessung der Verbindung unter ruhender Belastung. Das Ermüdungsverhalten ist Schwerpunkt in einem zweiten Aufsatz. Die Problemstellung wird ausführlich erläutert und ein Bemessungsvorschlag auf Grundlage des Strukturspannungskonzeptes vorgestellt.

Load bearing behaviour of composite dowels - Static loads (part I).
Composite dowels realise a high load bearing capacity for connections between concrete and steel. The technology establishes a short time and cost-effective production process. Using composite dowels for shear transmission new and innovative cross-sections can be designed. Halved rolled sections which have been cut along with a specific dowel geometry are applied as external reinforcement. The publication is divided into two parts describing design of composite dowels for different boundary conditions and load cases. Foremost the technology, their load bearing behaviour, the design concepts for composite dowels for static loads are highlighted. The behaviour under cyclic load, will be introduced in a second part. The fatigue behaviour will be explained in detail and design concepts based upon the hot spot stress will be given.

Für Verbundsicherheitsglas und Verbundglas ergeben sich aufgrund verbesserter Eigenschaften gegenüber normalem Flachglas vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Dabei hängt die Verbundwirkung vom gewählten Verbundsystem, von der Temperatur und der Dauer der Lasteinwirkung ab. Zur Klärung des Verbundverhaltens wurden experimentelle Untersuchungen mit unterschiedlichen Verbundsystemen unter erhöhten Temperaturen sowie statischer und dynamischer Beanspruchung durchgeführt. Das Trag- und Verformungsverhalten konnte mit einem FE-Strukturmodell - bestehend aus Scheibenplatten-Elementen, die durch Kelvin-Elemente gekoppelt wurden - rechnerisch gut nachvollzogen werden. Die durchgeführten Untersuchungen ergeben, daß die derzeit geforderte Vernachlässigung des Schubverbundes zumindest für Kurzzeitlasten (z. B. Böenanteil der Windlasten) nicht gerechtfertigt erscheint. Für die Praxis wird eine vereinfachte Bemessung vorgeschlagen.

Die Berechnung integraler Brücken ist aufgrund ihres komplexen und interaktiven Tragverhaltens aufwendiger als bei Brücken, deren Unterbauten vom Überbau entkoppelt sind. Scheinbar auf der “sicheren Seite” liegende Bewehrungsmengen führen zu einer erhöhten Steifigkeit der Pfeiler und somit zu erhöhten Zwangsschnittgrößen. Ein höherer Bewehrungsgrad ist deshalb nicht zwingend mit einer verbesserten Tragsicherheit der Stütze verbunden. Um das Tragverhalten integraler Brücken besser zu verstehen, ist eine Berechnung unter Berücksichtigung der physikalischen Nichtlinearitäten notwendig. Im Rahmen dieses Beitrags wird das nichtlineare Tragverhalten integraler Brückenpfeiler unter Variation der Querschnittsabmessungen und des Bewehrungsgrads untersucht. Die erzielten Ergebnisse werden hinsichtlich der Pfeilerduktilität und der Zwangsschnittgrößen ausgewertet, sodass konzeptionelle Vorschläge bereitgestellt werden, die im Rahmen der Bemessung integraler Brücken herangezogen werden können.

Load-bearing behaviour of columns of integral bridges - realistic calculation of columns of integral bridges for the ultimate limit state
Due to the complex and interactive load-bearing behaviour, calculation of integral bridges is more expensive than the calculation of bridges with its superstructure uncoupled from the substructure. Apparently conservatively chosen reinforcement ratios lead to increased stiffness of the columns and thus inherently increased the constraining forces. Therefore, a greater reinforcement ratio is not imperatively connected with a better load-bearing behaviour of the columns. To better understand the load-bearing behavior of integral bridges, it is necessary to consider the physical non-linearity in the calculation. In this contribution, the non-linear behaviour of integral columns is examined by varying the cross section dimensions and the reinforcement ratios. The results are analyzed with regard to the columns ductility and the constraining forces. Finally, this contribution offers conceptual proposals, which can be used for the dimensioning of integral bridges.

Sind Spannbeton-Fertigdecken auf schlanken Unterzügen aufgelagert, wird die Querkrafttragfähigkeit der Platten durch Beanspruchungen in Querrichtung herabgesetzt. Bisher existiert kein einheitliches Bemessungskonzept, das die verbleibende Tragfähigkeit zutreffend ermittelt. Dieser Beitrag beschreibt Großversuche zum Tragverhalten von so genannten Slim-Floor-Konstruktionen, bei denen vorgespannte Hohlplatten auf deckengleichen Stahlträgern aufgelagert sind. Es werden Empfehlungen zur Bemessung und Konstruktion bei biegeweicher Lagerung abgeleitet.

Im Rahmen eines indisch-deutschen Kooperationsprojekts wurde das Tragverhalten von außen liegenden Rahmenknoten aus Stahlfaserbeton (SFB) unter zyklischer Belastung untersucht. Das Potenzial von SFB sollte zum einen genutzt werden, um zu hohe Bewehrungsgrade im Knoten zu verhindern und damit die Ausführung zu vereinfachen. Zum andern sollte die Umschnürungswirkung der Fasern für die Tragfähigkeit, Energiedissipation und Knotenintegrität herangezogen werden und eine alternative Bewehrungsführung zur Verschiebung des plastischen Gelenks in den Balken entwickelt werden.
Nach einer allgemeinen Einführung zum Knotentragverhalten und den Vorteilen der Verwendung von SFB werden einige der experimentellen Untersuchungen vorgestellt. Dabei wurde zunächst die Knotentragfähigkeit mit SFB untersucht, um darauf aufbauend den Knoten so auszulegen, dass ein Biegeversagen im Balken in einem bestimmten Abstand zum Stützenanschnitt erzielt wird. Die Versuchsergebnisse zeigen die günstige Auswirkung der Stahlfasern auf die Energiedissipation und die Knotenintegrität. Nachrechnungen der Versuche anhand numerischer Untersuchungen sowie einem Stabwerkmodell unter Ansatz der Restzugfestigkeit des Stahlfaserbetons zeigen eine gute Übereinstimmung im Hinblick auf Traglasten und Versagensmechanismen. Der Beitrag endet mit Empfehlungen zur Auslegung eines Rahmenknotens zur Verschiebung des plastischen Gelenks in den Balken.

Behaviour of FRC beam column joints under seismic loading
The present paper discusses the behaviour of fibre reinforced concrete (FRC) beam column joints under cyclic loading carried out as an Indian-German collaborative research project. To avoid reinforcement congestion in the joint region without compromising performance, FRC is found to be extremely potential. Addition of steel fibres would lead to improved strength, energy dissipation capacity and integrity inside the joint. Moreover an alternate reinforcement detailing has been developed to move the plastic hinge in the beam region. First, the positive effects of using FRC are discussed followed by the experimental studies. Strength of beam column joints using FRC was experimentally evaluated to ensure that they are strong enough to produce a failure in the beam at a predetermined distance away from the column face. The test results showed the beneficial effect of FRC on energy dissipation and joint integrity. Further, the results obtained from both numerical and analytical studies in terms of strength and failure mechanism are in good aggreement with those obtained from the experimental studies. The paper concludes with recommendations to design the beam column joint and to shift the plastic hinge in the beam region.

Das Bemessungsziel bei der Erdbebenauslegung eines Bauwerks ist das Sicherstellen einer ausreichenden Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der Duktilität der Konstruktion. Mit experimentellen Untersuchungen an geschoßhohen Wänden wurde an der Universität Dortmund das Widerstands- und Verformungsverhalten von aussteifenden Mauerwerkswänden unter simulierten Erdbebenbelastungen bis zum Versagen identifiziert. Das nichtlineare Tragverhalten der Wände wurde in bezug auf Tragfähigkeit und Duktilitätspotential ausgewertet. In Abhängigkeit der Art des erreichten Grenzzustands zeigten die Mauerwerkswände unterschiedliche Werte für Duktilität. Mit rechnerischen Betrachtungen konnte gezeigt werden, daß innerhalb bestimmter Grenzen durch die Abstimmung der Konstruktionsparameter duktile Grenzmechanismen erreicht werden können. Ausgehend von repräsentativen Konfigurationen für aussteifende Wände wurden für Reihen- und Mehrfamilienhäuser die Tragwerksduktilität und der damit korrespondierende Verhaltensbeiwert für den Erdbebennachweis (vgl. EC 8 und DIN 4149) abgeschätzt.

Aufgrund des geringen Werkstoffverbrauchs und des daraus folgenden effizienteren Einsatzes von Material gewinnt der Leichtbau immer größere Bedeutung im Bauwesen. Am Institut für Stahlbau der TU Braunschweig wurde auf Initiative der Salzgitter Mannesmann Forschung GMBH, einer Gesellschaft der Salzgitter AG, ein Leichtbau-Flächentragwerk aus dünnwandigen Blechen untersucht, welches auf einem System von António Valente et al. basiert. Das Tragsystem wurde in einachsigen Biegeversuchen geprüft, um dessen Verformungsverhalten zu ermitteln und ein gewichtsoptimiertes Leichtbautragwerk zu erzielen. Insgesamt wurden zwei Trägervarianten untersucht: reine Stahl- und mit Beton verfüllte Träger. Während des Versuches wurden sowohl Last und Verformung als auch die Verteilung der Dehnungen in einem aussagekräftigen Bereich gemessen. Die Dehnungsfeld-Messung erfolgte berührungslos mittels eines Digital-Image-Correlation (DIC)-Systems. Die Bewertung der Systemvarianten erfolgte über die spezifische Systemsteifigkeit, welche über die Systemsteifigkeit geteilt durch die Masse des Trägers berechnet wird. Mit den aus den Versuchen gewonnenen Messwerten wurde eine Finite-Elemente-Berechnung des Tragsystems validiert, aus welcher das zweiachsige Verhalten abgeleitet werden soll.

The load bearing behaviour of lightweight shell structures made of folded thin-walled sheets.
Due to the reduced material consumption and the subsequent more efficient usage of material, the lightweight construction is becoming increasingly important in the construction industries. A lightweight shell structure made of thin-walled metal sheets was examined at the Institute of Steel Structures of the Technische Universität Braunschweig on the initiative of a company of the Salzgitter AG. The plane structure is based on a system by António Valente et al. The structure was tested in uniaxial three-point tests to determine its load-deflection behavior and obtain a weight-optimized structure. Overall two different versions of the truss have been tested: 1st raw steel structure; 2nd raw steel structure with concrete filled trusses. During the bending tests the load, deflection in the center of the truss and the distribution of strains in a meaningful area were measured. A Digital-Image-Correlation (DIC) system was used to determine the strain distribution. For the valuation the specific system stiffness was used, which is determined by system stiffness divided by the mass of the truss. With the test results a finite-element simulation was validated. The biaxial load-deflection behavior shall be derived from the validated simulation.

Über das Tragverhalten in Grenzflächenbereichen von Betonkonstruktionen.

Das plastische Tragverhalten von Hohlprofilträgern ist durch den Produktionsprozeß, also die Kalt- oder Warmfertigung, stark beeinflußt, da dieser das Materialverhalten entlang dem Umfang der Hohlprofile kontrolliert. Anhand von Bauteilversuchen von kalt- und warmgefertigten Hohlprofilen konnte gezeigt werden, daß das Tragverhalten von warmgefertigten Hohlprofilen aufgrund der bestehenden Definition der Rotationsfähigkeit, die für jeden Träger verlangt wird, eigentlich keine plastische Bemessung dieser Träger zuläßt und zur Aktivierung dieser Reserven entweder andere Bezugniveaus oder andere Verfahren erforderlich sind. Im folgenden wird anhand von experimentellen Biegeversuchen und numerischen Untersuchungen gezeigt, daß der Einfluß des unterschiedlichen Materialverhaltens von warm- und kaltgefertigten Hohlprofilen bei der plastischen Bemessung von Hohlprofilträgern berücksichtigt werden muß. Weiterhin wird ein Ingenieurmodell entwickelt, mit dessen Hilfe die Rotationsfähigkeit von Hohlprofilträgern berechnet werden kann. Dieses Modell basiert auf der Auswirkung der Fließliniengeometrie im Beulmuster.

Im folgenden Artikel werden die Ergebnisse von Untersuchungen zum Stabilitätstragverhalten von gevouteten T-Profil-Kragträgern unter Querbelastung vorgestellt. Solche Träger werden heute zunehmend im Hoch- und Brückenbau eingesetzt. Mit Hilfe des Finite-Element-Programms ANSYS 5.0 sind Parameterstudien durchgeführt worden, bei denen sowohl System- und Querschnittsgrößen als auch Belastungsfälle variiert wurden. Die ermittelten Traglasten wurden abschließend mit Ergebnissen, die mit Hilfe der DIN 18800 (1) gewonnen wurden, verglichen.

Moderne Brückentragwerke sind aus geraden und im Grundriß gekrümmten Trägerabschnitten zusammengesetzt. Für die Berechnung der Zustandsgrößen in einem solchen Tragwerk eignet sich das Verfahren der Übertragungsmatrizen in besonderer Weise, denn nach Aufstellung des für die Beschreibung des Tragverhaltens gültigen Systems von Differentialgleichungen erster Ordnung läßt sich die zugehörige Übertragungsmatrix durch numerische Integration bestimmen. Es wird die Anwendung des Verfahrens auf den im Grundriß kreisförmig gekrümmten Träger gezeigt. Mehrere Diagramme enthalten Beiwerte in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel mit denen die für die Dimensionierung erforderlichen Schnittgrößen und Verschiebungsgrößen bestimmt werden können.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Der Beitrag beschäftigt sich mit den Ergebnissen von Probebelastungen an Großbohrpfählen mit Fußaufweitung, durch die nicht nur der Nachweis einer ausreichenden Pfahltragfähigkeit, sondern auch der geforderte Nachweis zur Einhaltung bestimmter Verschiebungsgrenzwerte geführt wurde. Die wesentlichen Untersuchungsergebnisse werden mitgeteilt, das Tragverhalten unter vertikalen und horizontalen Einwirkungen beschrieben und der Tragfähigkeitseinfluß aus der Fußaufweitung beurteilt.

Die mechanische Wirkungsweise der Dübelleisten zur Steigerung des Widerstands gegen Durchstanzen von Stahlbetonflachdecken wird ausführlich beschrieben. Die Ergebnisse von Bruchversuchen an mittig belasteten Innenstützen, an Rand- und Eckstützen werden erläutert und mit den theoretischen Erkenntnissen verglichen.

Querausgesteifte, schlanke Bleche, die durch eine konstante Stauchung beansprucht werden, weisen je nach Steifigkeit der Quersteife unterschiedliche Versagensmechanismen auf. Mit einem FEM-Programm wird das Tragverhalten von Beulfeldern mit einer Quersteife in Feldmitte untersucht. Besonderes Augenmerk wird auf die Bestimmung der erforderlichen Steifigkeit der Quersteife gelegt, für welche die Traglast des Gesamtfeldes auf die Traglast des Teilfeldes angehoben werden kann. Es wird festgestellt, daß die mittragende Breite bei einseitig angeordneten Quersteifen allein aus der Schubnachgiebigkeit bestimmt werden kann. Der Einfluß von lokalen Beulerscheinungen der angrenzenden Teilfelder kann hierbei vernachlässigt werden.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zum Tragverhalten von warmgewalzten, gezahnten Ankerschienen der Ausführung 38/23 ST unter ermüdungsrelevanten Einwirkungen (vorwiegend nichtruhende Beanspruchung) werden vorgestellt. Der Einfluß des umgebenden Betons auf das dynamische Tragverhalten sowie die Größe der Abminderung der Ermüdungstragfähigkeit bei Laststellungen unter Ausnutzung von Mindestendüberständen wird erläutert. Aus Schwingversuchen im Zugschwellbereich mit verschiedenen Lastrichtungen werden Interaktionsbeziehungen für nichtruhende Beanspruchungen entwickelt. Auf der Basis von Schwingversuchen (Zugschwellbereich) mit konstanten Unterlasten wird ein Vergleich der zur Zeit gültigen Bemessung für ermüdungsrelevante Einwirkungen mit einem Bemessungsvorschlag für Dübelbefestigungen vorgenommen. Ausgangspunkt der Untersuchungen waren Fragestellungen, die sich im Nachgang der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung für die warmgewalzte gezahnte Ankerschiene 38/23 ergaben.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Werner zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Das Tragverhalten von stahlbautypischen Schrauben, die einer Interaktionsbelastung, also einer kombinierten Belastung aus Zug- und Abscherkraft, ausgesetzt sind, wurde am Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik der TU Darmstadt grundlegend untersucht. Auslöser war, dass die Neuauswertung der bestehenden Versuchsreihen zu diesem Thema für die Erstellung des Eurocodes 3 gezeigt hatte, dass die bis zu diesem Datum als valid angesehene quadratische Interaktionsbedingung zum Nachweis kombiniert belasteter Schrauben nicht auf der sicheren Seite liegt. Dies führte zur Änderung der Nachweisformel im Eurocode 3.
Eine genauere Betrachtung der Datenlage zeigt, dass die Anzahl der bisher durchgeführten Versuche überraschend gering ist. Durch das Fehlen wichtiger Bezugswerte wie der Festigkeiten der getesteten Schrauben sind die Daten auch nur bedingt auswertbar. Eine grundlegende Betrachtung, wie sich kombiniert belastete Schrauben verhalten, fehlte gänzlich.
Aus diesem Grund wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens die bestehenden Studien neu und zusammenfassend ausgewertet, neue Versuche durchgeführt, diese mithilfe der Methode der finiten Elemente nachgebildet und das Tragverhalten so erstmals grundlegend analysiert. Anhand von Parameterstudien konnte die Übertragbarkeit der Ergebnisse überprüft werden. Im vorliegenden Beitrag werden die Erkenntnisse zusammengefasst und die Möglichkeiten für eine zukünftige Handhabung des Interaktionsnachweises für Schrauben diskutiert.

Load bearing behaviour and design of bolts under combined tension and shear
The load bearing behaviour of bolts that are exposed to a combined tension and shear load were fundamentally assessed in a research project at the Institute of Steel Construction and Materials Mechanics at the Technical University of Darmstadt. Trigger for this approach was, that the evaluation of the existing test results on the topic for the evolution of the Eurocode 3 Standards had shown, that the hitherto established quadratic interaction rule for the design of combined loaded bolts is not on the safe side. This finding led to a change in the design rule in Eurocode 3.
A more detailed investigation of the existing data shows that the number of the hitherto conducted tests on the subject is surprisingly small, while the results are of limited suitability for an evaluation due to missing base values such as accurate material properties. A fundamental investigation on how combined loaded bolts behave is completely missing.
Thus, the existing studies were newly evaluated in summary, new test series were conducted, these were reproduced using Finite Element modelling and therewith the behaviour was fundamentally observed and analysed. Using parameter studies, the transferability of the results was ensured. In the text in hand the findings are summarized and the possibilities of a future handling of the design of bolts are discussed.

Das Versagen schlanker, längsausgesteifter Bleche, die durch eine konstante Stauchung beansprucht werden, kann durch unterschiedliche Versagensmechanismen eingeleitet werden. Schließt man aus, daß die Steifen durch Beulen oder Biegedrillknicken seitlich ausweichen, dann wird nach der Beulrichtlinie 012 entweder das Einzelfeld oder das Gesamtfeld für den Beulnachweis maßgebend. Es wird gezeigt, daß für den Tragfähigkeitsnachweis nicht das Einzelfeld, sondern das Einzelfeld mit Steifenfläche zu berücksichtigen ist. Letzteres unterscheidet sich zwar vom ersteren nicht hinsichtlich der Verzweigungslast, wohl aber hinsichtlich der Traglast. So ist insbesondere beim schlanken Einzelfeld mit großem b/t-Verhältnis und großer Steifenfläche die Traglast des Einzelfeldes unter Berücksichtigung der Steifenfläche wesentlich höher, als beim reinen Einzelfeld. Aus dieser Erkenntnis werden Folgerungen für die Auslegung von längsausgesteiften Blechen gezogen.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die wirklichkeitsnahe Vorhersage des Tragverhaltens von Schalentragwerken aus Stahlbeton stellt nach wie vor einen hohen Anspruch an den planenden Ingenieur. In diesem Beitrag werden beispielhaft anhand einer flachen zylindrischen Dachschale die unterschiedlichen Einflüsse auf die Langzeittragfähigkeit beulgefährdeter Strukturen vorgestellt und auf die besondere Bedeutung des Betonkriechens im Hinblick auf ein Dauerstandversagen des Tragwerkes hingewiesen.

Der Einfluß der Zusatzbeanspruchung infolge von Profilverformung bei einzelligen Hohlkästen wird im gerissenen Zustand auf Grundlage theoretischer und experimenteller Untersuchungen diskutiert.

Es wird über das Tragverhalten von Hohlwand-Hohldecken-Knoten berichtet. Es handelt sich hierbei um eine Konstruktionsart, bei welcher mit Hohlkörpern versehene Stahlbetonfertigteile zur schnelleren Montage und Erleichterung bei der Installation zum Einsatz kommen. Auf analytischem und experimentellem Weg wurde hierbei der Tragmechanismus im Wand-Decken-Knoten untersucht.