Kurzfassung
Im Bereich von Fundamentsockeln, im Infrastrukturbau müssen häufig Stahl- oder Verbundelemente an Stahlbetonbauteile angeschlossen werden (siehe Bild). Die Bemessung stellt den Ingenieur vor eine besondere Herausforderung, da in diesen Bereichen Lasten konzentriert in begrenzte Bereiche eingeleitet werden müssen und dennoch eine einfache Montage des Anschlusses vorausgesetzt wird. Neben der statischen Beanspruchung werden durch das erhöhte Verkehrsaufkommen und bei filigranen Baustrukturen durch den Einfluss von Wind wie zum Beispiel auch Betriebswind erzeugt durch vorbeifahrende Züge diese Anschlussbereiche zunehmend auch zyklisch beansprucht. Damit gewinnen Konzepte zur Vermeidung eines Versagens infolge Ermüdung an Bedeutung.
Eine wirtschaftliche und einfach montierbare Lösung für den Anschluss an Stahlbetonbauteile stellen Verankerungen mit Dübeln oder Einlegteile wie Ankerplatten mit Kopfbolzen dar. Die Last wird hierbei vom Verankerungsmittel in das Stahlbetonbauteil eingeleitet. Die Anschlusstragfähigkeit entspricht im günstigen Fall der Stahltragfähigkeit des Verankerungsmittels. Unter bestimmten Randbedingungen tritt jedoch ein Versagen des Anschlusses im Bereich des Stahlbetonteils bei geringeren Lasten als der Stahltragfähigkeit der Verbindungsmittel auf. So wird bei einer Querbelastung senkrecht zum Bauteilrand mit geringen Abständen zwischen Verbindungsmittel und Bauteilrand ein Ausbrechen des Betons hin zur Bauteilkante maßgebend.
In der Regel ist bei oben aufgezeigten Fällen das Betonbauteil im Anschlussbereich bewehrt. Nach aktuellen Bemessungsregeln darf bei statischen Beanspruchungen der positive Einfluss der Bewehrung auf die Tragfähigkeit rechnerisch angesetzt werden, so dass durch gezielte Bewehrungsführung die Anschlusstragfähigkeit voll ausgenutzt werden kann. Bei Ermüdungsbeanspruchungen kann zurzeit der positive Einfluss der Bewehrung auf die Ermüdungsfestigkeit von randnahen Anschlüssen rechnerisch nicht angesetzt werden. Theoretisch wird ein Betonversagen maßgebend und es werden in Ermangelung eines fortschrittlichen Nachweiskonzepts für ermüdungsbeanspruchte Anschlüsse nur geringe theoretische Lebensdauern erzielt, d.h. die eigentliche Ermüdungskapazität kann nicht voll ausgenutzt werden.
Hauptziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Nachweisverfahren für ermüdungsbeanspruchte randnahe Stahlankerplattenanschlüsse an Stahlbetonbauteilen unter dem Ansatz einer Rückhängebewehrung. Hierfür soll in Zusammenarbeit mit der Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart experimentelle und numerische Untersuchungen an Befestigungen und ausgewählten Anschlussdetails durchgeführt und geeignete analytische Modelle entwickelt werden.
Beteiligte Forschungsstellen
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (Prof. Dr.-Ing. Jan Hofmann, Dr.-Ing. Dieter Lotze, Thilo Fröhlich), Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf (Prof. Dr.-Ing. Kuhlmann, Maximilian Ziwes)
Projektförderung
AiF-Projekt über Gemeinschaftsausschuss Kaltformgebung e.V.
Projektbeginn
April 2022
