Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Konsistentes Bemessungsmodell für fertigungsoptimierte Verbunddübelleisten – Grundlagen für DASt-Richtlinie und Überführung in Eurocode 4

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines konsistenten Bemessungsmodells für Verbunddübelleisten (VDL) in Puzzle- und Klothoidenform sowie die Überführung in nationale und europäische technische Regeln. Den Ausgangspunkt des Antrages bildet die Versuchsdatenbank zu Schubversuchen an VDL des FOSTA Projektes P804. Die offenen Fragestellungen hinsichtlich der statischen Tragfähigkeit (bereits identifiziert: kombinierte Schub-Zug-Beanspruchung, Einfluss der Rissbildung und randnahe Anordnung), die sich aus der Auswertung der Versuchsdaten ergeben, werden durch experimentelle und numerische Untersuchungen erforscht. Auf Grundlage der vorhandenen Forschungsergebnisse werden Bemessungsgleichungen (Versagensarten) und Bemessungsregeln (Anwendungsgrenzen) abgeleitet sowie konstruktive Details erstellt. Ein Teilziel ist die Erarbeitung einer DASt-Richtlinie für Deutschland. Diese soll die im Mai 2018 auslaufende bauaufsichtliche Zulassung Z-26.4-56 „Verbunddübelleiste“ fristgerecht ersetzen, um die baupraktische Anwendung sicherzustellen. Darüber hinaus ist es Forschungsziel, das Bemessungsmodell für VDL in den europäischen Normungsprozess einzubringen. Hierzu werden ein umfassender englischer Hintergrundbericht erstellt sowie Normtexte für den Eurocode 4 vorbereitet. Mit den Arbeiten in diesem Forschungsprojekt wird ein wesentlicher Beitrag zur Stärkung der deutschen Position in den Beratungen zur Überarbeitung des Eurocodes in den europäischen Gremien geleistet und der Eingang deutscher Forschungsergebnisse und Bemessungsansätze in die europäischen Regelwerke vorangetrieben. Durch die geplante DASt-Richtlinie erhalten die deutschen Stahlbauunternehmen (mehrheitlich KMUs) einen zeitlichen Wissens- und Erfahrungsvorsprung.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojekts P1208 „Konsistentes Bemessungsmodell für fertigungsoptimierte Verbunddübelleisten“ wurde das Trag- und Verformungsverhalten von Verbunddübelleisten untersucht, mit dem Fokus auf eine Anwendung im Hochbau. Die Konkurrenzfähigkeit dieser wirtschaftlich wie technisch sinnvollen Verbundmittel wird im Vergleich zu den konventionellen Kopfbolzendübeln durch die Tatsache eingeschränkt, dass sie bauaufsichtlich, und damit lediglich national sowie zeitlich limitiert, zugelassen sind. Um einen Beitrag zur Integration der Verbunddübelleisten in die europäischen Normen zu leisten, konzentrierten sich die beteiligten Forschungseinrichtungen auf die Untersuchung von Verbunddübelleisten in gerissenem sowie umgerissenem Beton, unter Längsschub-, Zug- und kombinierter Schub-Zug-Beanspruchung sowie bei oberflächennahen Einbaupositionen. Dabei konnten neue Versagensmechanismen beobachtet und durch Bemessungsformeln beschrieben werden.

Auf Grundlage der experimentellen Erkenntnisse aus Kleinteil- und Bauteilversuchen sowie begleitenden numerischen Untersuchungen wurden statistisch abgesicherte Bemessungsgleichungen hergeleitet. Das bestehende Modell der Schubtragfähigkeit wurde anhand der neuen Erkenntnisse erweitert, während der Versagensmodus Abscheren des Betondübels überprüft und als rechnerisch nicht maßgebend eingestuft wurde. Ein an das Ausstanzverhalten auf Schub angelehntes Modell für die Zugtragfähigkeit wurde aus bestehenden Ansätzen weiterentwickelt. Darüber hinaus wurden Ansätze für quergerissenen Beton und kombinierte Schub-Zug-Beanspruchungen vorgeschlagen. Zuletzt wurde ein Modell für die Bestimmung der Längsschubtragfähigkeit bei randnahen Einbaupositionen beschrieben.

Das umfangreiche Bemessungskonzept wurde in einem eigenständigen Kapitel auf die maßgeblichen Bemessungsgleichungen und konstruktiven Vorgaben reduziert. Dieses Kapitel bildet die Grundlage für die Einbringung in die europäische Normung.