Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Neue Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundträgern aus hochfesten Werkstoffen mit Kopfbolzendübeln und Puzzleleiste
10.1002/stab.200710089.abs
Neue Ergebnisse sind bei der Erforschung von Verbundträgern mit hochfestem Werkstoffen angefallen [1]. Unter anderem wurde das Ermüdungsverhalten verschiedener Verbundmittel (Kopfbolzendübel ∅︁ 22 mm und puzzleförmige Dübelleisten) bei Einsatz hochfester Werkstoffe (Stahl S 460 und Beton C 80/95) untersucht. Sowohl für die Kopfbolzendübel als auch für die Dübelleisten wurden zyklische Push‐Out‐Tests und Versuche an zyklisch belasteten Verbundträgern durchgeführt.
Die Ergebnisse der zyklischen Push‐Out‐Tests mit Kopfbolzendübeln und hochfesten Werkstoffen deuten darauf hin, dass höhere Lastwechselzahlen ertragen werden können, ihre statische Resttragfähigkeiten waren nach ca. 1,0 Mio. Lastwechseln (ähnlich wie bei normalfesten Werkstoffen) um 25% reduziert. Bei den kontinuierlichen Verbundmitteln (Puzzleleiste) sind unter zyklischer Belastung zwar Anrisse aufgetreten, jedoch wurde hier keine Beeinträchtigung des Last‐Verformungsverhaltens oder der statischen Resttragfähigkeit festgestellt.
Die zyklischen Trägerversuche mit Kopfbolzendübeln zeigen, dass die Vorhersage der Ermüdung mit den Regeln der aktuellen Normung – wie bei der Verwendung mit normalfesten Werkstoffen – nicht geeignet ist. Vielmehr gelingt eine gute Vorhersage des Risswachstums (und damit des Ermüdungsverhaltens) auf Grundlage der in [6] vorgestellten Verknüpfung des Dübelrisswachstums mit dem Schlupf in der Trägerverbundfuge. Für Verbundfugen mit Dübelleisten lässt sich über bruchmechanische Berechnungen ein theoretischer Grenzwert angeben, unterhalb dessen kein Risswachstum mehr auftritt. Allerdings hängt dies in Wirklichkeit stark von der gewählten Brennschnittqualität ab.
New investigations on the fatigue behavior of composite beams made of high strength materials with two different kinds of shear connection.
Scope of the research project [1] was the investigation of the fatigue behaviour of different shear connectors (headed studs ∅︁ 22 mm and puzzle‐strip) together with high strength materials (steel S 460 and concrete C 80/95). For both types of shear connectors cyclic push‐out‐tests as well as large scale experiments with composite beams under cyclic loading have been carried out.
The headed studs failed after a mean lifetime of 2,3 million cycles, the residual strength after 1 million cycles was reduced by about 25% compared to the static push‐out strength. In the puzzle‐strip cracks were visible, however, the residual strength was not reduced at all. Further, the push‐out tests with headed studs show a slight improvement of the fatigue behaviour using high strongth concrete (HSC).
The cyclic beam tests show that the prediction of the fatigue according to EC 4 – as for specimens with normal strength materials – is not satisfactory. A good prediction of the crack propagation (and fatigue) can rather be achieved by using a crack‐slip‐relationship [6]. Also for shear joints with continuous puzzle‐strips a threshold value can be determined by fracture mechanics to which no further crack propagation (theoretically) occurs. However, this depends on the state of the cutting‐induced heat treatment of the surface material and on the surface roughness.
Neue Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundträgern aus hochfesten Werkstoffen mit Kopfbolzendübeln und Puzzleleiste
10.1002/stab.200710089.abs
Neue Ergebnisse sind bei der Erforschung von Verbundträgern mit hochfestem Werkstoffen angefallen [1]. Unter anderem wurde das Ermüdungsverhalten verschiedener Verbundmittel (Kopfbolzendübel ∅︁ 22 mm und puzzleförmige Dübelleisten) bei Einsatz hochfester Werkstoffe (Stahl S 460 und Beton C 80/95) untersucht. Sowohl für die Kopfbolzendübel als auch für die Dübelleisten wurden zyklische Push‐Out‐Tests und Versuche an zyklisch belasteten Verbundträgern durchgeführt.
Die Ergebnisse der zyklischen Push‐Out‐Tests mit Kopfbolzendübeln und hochfesten Werkstoffen deuten darauf hin, dass höhere Lastwechselzahlen ertragen werden können, ihre statische Resttragfähigkeiten waren nach ca. 1,0 Mio. Lastwechseln (ähnlich wie bei normalfesten Werkstoffen) um 25% reduziert. Bei den kontinuierlichen Verbundmitteln (Puzzleleiste) sind unter zyklischer Belastung zwar Anrisse aufgetreten, jedoch wurde hier keine Beeinträchtigung des Last‐Verformungsverhaltens oder der statischen Resttragfähigkeit festgestellt.
Die zyklischen Trägerversuche mit Kopfbolzendübeln zeigen, dass die Vorhersage der Ermüdung mit den Regeln der aktuellen Normung – wie bei der Verwendung mit normalfesten Werkstoffen – nicht geeignet ist. Vielmehr gelingt eine gute Vorhersage des Risswachstums (und damit des Ermüdungsverhaltens) auf Grundlage der in [6] vorgestellten Verknüpfung des Dübelrisswachstums mit dem Schlupf in der Trägerverbundfuge. Für Verbundfugen mit Dübelleisten lässt sich über bruchmechanische Berechnungen ein theoretischer Grenzwert angeben, unterhalb dessen kein Risswachstum mehr auftritt. Allerdings hängt dies in Wirklichkeit stark von der gewählten Brennschnittqualität ab.
New investigations on the fatigue behavior of composite beams made of high strength materials with two different kinds of shear connection.
Scope of the research project [1] was the investigation of the fatigue behaviour of different shear connectors (headed studs ∅︁ 22 mm and puzzle‐strip) together with high strength materials (steel S 460 and concrete C 80/95). For both types of shear connectors cyclic push‐out‐tests as well as large scale experiments with composite beams under cyclic loading have been carried out.
The headed studs failed after a mean lifetime of 2,3 million cycles, the residual strength after 1 million cycles was reduced by about 25% compared to the static push‐out strength. In the puzzle‐strip cracks were visible, however, the residual strength was not reduced at all. Further, the push‐out tests with headed studs show a slight improvement of the fatigue behaviour using high strongth concrete (HSC).
The cyclic beam tests show that the prediction of the fatigue according to EC 4 – as for specimens with normal strength materials – is not satisfactory. A good prediction of the crack propagation (and fatigue) can rather be achieved by using a crack‐slip‐relationship [6]. Also for shear joints with continuous puzzle‐strips a threshold value can be determined by fracture mechanics to which no further crack propagation (theoretically) occurs. However, this depends on the state of the cutting‐induced heat treatment of the surface material and on the surface roughness.
Neue Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundträgern aus hochfesten Werkstoffen mit Kopfbolzendübeln und Puzzleleiste
Feldmann, Markus (Autor:in) / Hechler, Oliver (Autor:in) / Hegger, Josef (Autor:in) / Rauscher, Sabine (Autor:in)
Stahlbau ; 76 ; 826-844
01.11.2007
19 pages
Aufsatz (Zeitschrift)
Elektronische Ressource
Englisch
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