Befestigungen mit Schubdübeln zur Übertragung großer Schubkräfte
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Projektdaten
| Titel | Title
Tragfähigkeit von Befestigungen mit Schubdübeln im Betonbau zur Übertragung großer Schubkräfte | Load bearing capacity of fixings with shear dowels in concrete construction for the transmission of large shear forces |
Kurzfassung
Die Arbeit dient der experimentell-theoretischen Analyse des Tragverhaltens von Verankerungen, die hauptsächlich zur oberflächenparallelen Einleitung großer Schubkräfte in einen Betongrund ausgelegt sind. Diese Verankerungen ermöglichen die Übertragung einer großen Querkraftbeanspruchung mit geringer Exzentrizität zur Oberfläche, die mit einer Normalbeanspruchung in Zug- oder Druckrichtung kombiniert werden kann. Die wesentlichen Grundelemente sind zumindest ein Schubdübel, ein Zuganker und eine Grundplatte, mehrere Schubdübel oder Anker können vorhanden sein. Der quaderförmige Schubdübel überträgt die Kraft in den Beton. Die angreifenden Lastmomente und das Moment aus der exzentrischen Einleitung der Schublast werden in ein vor und hinter dem Dübel wirkendes Kräftepaar zerlegt. Die Zugkomponente wird dem Zuganker in Form eines Kopfbolzendübels zugewiesen. Die Grundplatte verbindet die lastseitige Befestigungskonstruktion mit den lastübertragenden Bauteilen Schubdübel und Zuganker. Gleichzeitig kann die Grundplatte in den Beton eingelassen sein und überträgt dann ebenfalls Schublasten.
Die Lastabtragung und das Verhalten der Einbauteile im Versuch wurden analysiert. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Last-Verschiebungslinie, die die Lastübertragung charakterisiert. Ziel war es, ein Bemessungskonzept zur Dimensionierung der Schubdübel zu erarbeiten. Um die im Versuch erkennbare maßgebende Beeinflussung der Lastübertragungskapazität durch den sich einstellenden Verformungszustand eingehender untersuchen zu können, wurde der Versuch mit finiten Elementen abgebildet. So war es möglich, in einem ersten Schritt Lastübertragungskapazitäten für unverformte Systeme zu ermitteln, die praktisch im Versuch nicht oder nur extrem aufwändig realisiert werden könnten. In einem zweiten Schritt kann dann der Einfluss der Verformung berücksichtigt werden. Hierbei können die Parameter genauer und vielschichtiger variiert werden als dies bei den relativ aufwändigen Versuchen rein quantitativ möglich war. Das in dieser Arbeit vorgestellte Berechnungsverfahren liefert neben der maximal aufnehmbaren Schubbeanspruchung geometrisch beliebiger Einbauteile auch die Beanspruchbarkeit einzelner Baugruppen und erlaubt es zu beurteilen, inwieweit die einzelnen Lastübertragungsmechanismen additiv oder alternativ wirksam sind. Das Verfahren gibt Auskunft über das zu erwartende lastabhängige Verhalten der Einbauteile inklusive der Vorhersage von Teilversagenszuständen.
Das Potential der Befestigungssysteme zur Übertragung großer Schublasten ist durch die Aufsplittung der Lastkomponenten und Übertragung durch spezialisierte Bauteile begründet. Diese können in ihrer Beschaffenheit den Erfordernissen optimal angepasst werden. Einsatzgebiete für diese Befestigungen sind alle konzentrierten Lasteinleitungen oder Montagestöße zwischen Betonbauteilen oder Stahl-Holz-Konstruktionen auf der einen und Betonelementen auf der anderen Seite. Neben der Auflagerung von Trägern oder Fassadenelementen ist vor allem auch an die Ertüchtigung und Verstärkung bestehender Betonbauteile durch zusätzliche Stahlkonstruktionen zu denken.
Die Forschung wurde als Dissertation Anfang 2007 veröffentlicht.