Untersuchungen zum Tragverhalten und zur Tragfähigkeit von Mikroverbundträgern mit Stegöffnungen

Im Rahmen des Forschungsprojekts soll ein hybrides Dach- bzw. Deckentragwerk untersucht werden, bei dem ultrahochfester Beton (UHPC) in Kombination mit einem schlanken Stahlträger im Bereich der Zugzone eingesetzt werden soll. Um den Dach- bzw. Deckenaufbau möglichst gering zu halten, sollen zudem im Bereich des Stahlträgers bereits Öffnungen für die Verlegung von Leitungen eingelassen werden. In der Praxis existieren bisher keinerlei Bemessungsregeln, um derartige geschwächte Querschnitte ausreichend standsicher und gleichzeitig wirtschaftlich bemessen und konstruieren zu können.

Hierbei wurden in abgeschlossenen bzw. laufenden Forschungsvorhaben bereits neuartige, miniaturisierte Verbundmittel zwischen Steg und Platte erforscht. Im Rahmen dieses Projektes soll als Verbundgeometrie zwischen Stahl und Beton die sog. Puzzleleiste eingesetzt bzw. untersucht werden.

Die Verbundträger sollen in großmaßstäblichen Versuchen auf ihre Verbundeigenschaften und Tragfähigkeiten untersucht werden. Dabei sollen die Stege mit unterschiedlichen Arten von Öffnungen geschwächt werden und deren Einflüsse messtechnisch aufgenommen werden. Das Tragverhalten soll dabei sowohl experimentell als auch mit Hilfe von Parameterstudien nach der Finite-Elemente-Methode (FEM-Berechnungen) ermittelt werden. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt dabei auf dem Zusammenwirken des Verbundmittels (Puzzleleiste), der Betonplatte sowie den Stegöffnungen im Träger.

Das Vorhaben gliedert sich in drei Arbeitsschritte:

In dem ersten experimentellen Teil wird zunächst das Programm für die großmaßstäblichen Versuche festgelegt. Mit Hilfe dieser Ergebnisse soll das Versuchsprogramm nochmals überprüft bzw. angepasst werden. Gleichzeitig sollen über Push- und Pull-Out Versuche die Geometrie der Puzzleleiste verbessert werden und Last-Verformungsbeziehungen ermittelt werden. Diese Ergebnisse dienen auch zur Festlegung der Versuchsparameter für die FEM-Berechnungen mit dem Programm ANSYS, mit deren Hilfe eine Parameterstudie durchgeführt werden soll. Die Ergebnisse aus den Berechnungen sollen im dritten Arbeitsschritt zu einem praxistauglichen Bemessungsvorschlag führen. Mittels einfacher Bemessungsgleichungen und Konstruktionsregeln, die kompatibel mit DIN 18800-5 und DIN 1045-1 sind, sollen einfache Hilfsmittel geschaffen werden.