Neue Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verbundträgern aus hochfesten Werkstoffen mit Kopfbolzendübeln und Puzzleleiste

Neue Ergebnisse sind bei der Erforschung von Verbundtragern mit hochfestem Werkstoffen angefallen [1]. Unter anderem wurde das Ermudungsverhalten verschiedener Verbundmittel (Kopfbolzendubel ∅ 22 mm und puzzleformige Dubelleisten) bei Einsatz hochfester Werkstoffe (Stahl S 460 und Beton C 80/95) untersucht. Sowohl fur die Kopfbolzendubel als auch fur die Dubelleisten wurden zyklische Push-Out-Tests und Versuche an zyklisch belasteten Verbundtragern durchgefuhrt. Die Ergebnisse der zyklischen Push-Out-Tests mit Kopfbolzendubeln und hochfesten Werkstoffen deuten darauf hin, dass hohere Lastwechselzahlen ertragen werden konnen, ihre statische Resttragfahigkeiten waren nach ca. 1,0 Mio. Lastwechseln (ahnlich wie bei normalfesten Werkstoffen) um 25% reduziert. Bei den kontinuierlichen Verbundmitteln (Puzzleleiste) sind unter zyklischer Belastung zwar Anrisse aufgetreten, jedoch wurde hier keine Beeintrachtigung des Last-Verformungsverhaltens oder der statischen Resttragfahigkeit festgestellt. Die zyklischen Tragerversuche mit Kopfbolzendubeln zeigen, dass die Vorhersage der Ermudung 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 Ermudungsverhaltens) auf Grundlage der in [6] vorgestellten Verknupfung des Dubelrisswachstums mit dem Schlupf in der Tragerverbundfuge. Fur Verbundfugen mit Dubelleisten lasst sich uber bruchmechanische Berechnungen ein theoretischer Grenzwert angeben, unterhalb dessen kein Risswachstum mehr auftritt. Allerdings hangt dies in Wirklichkeit stark von der gewahlten Brennschnittqualitat 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.