Längsschubtragfähigkeit von kleinskaligen Pin-Verbundmitteln - Numerische Analyse und Handrechenmodell

In Verbundkonstruktionen ermöglicht die Verwendung hochfester Betone eine deutliche Reduzierung der erforderlichen Betongurtabmessungen. Für bestimmte Anwendungsgebiete kann hierdurch die Dicke der Betondeckschichten auf unter 30 mm verkleinert werden. Für derartig schlanke Betongurte von Verbundbauteilen ist allerdings die Anwendbarkeit herkömmlicher Verbundmittel, wie z. B. Kopfbolzendübel, nicht mehr gegeben. Die systematische Verbindung der Teilquerschnitte aus Beton und Stahl erfordert neuartige, kleinskalige Verbundmittel, die die Übertragung der Längsschubkräfte in der Verbundfuge sicherstellen. Ein neuartiges Schweißverfahren mit gezieltem Drahtvorschub und -rückzug ermöglicht die Herstellung von auf Stahlbleche und -träger geschweißten kleinskaligen Pin-Verbundmitteln mit ausgeformtem Kugelkopf und kegelförmigem Fuß. Das Längsschubtragverhalten dieser kleinskaligen Pin-Verbundmittel ist allerdings bisher noch nicht geklärt. Im vorliegenden Beitrag werden daher die Tragmechanismen dieser neuartigen Verbundmittel anhand numerischer Simulationen untersucht. Hierzu werden nicht-lineare Finite-Elemente-Modelle von Pin-Verbundmitteln im hochfesten Beton in der Finite-Elemente-Umgebung ABAQUS entwickelt, an Schubversuchen validiert und zur Ableitung von Bemessungsregeln herangezogen. Der Beitrag dokumentiert die systematisch aufeinander aufbauenden Parameterstudien und führt die schrittweise Entwicklung eines vollständigen Handrechenmodells zur Bestimmung der Längsschubtragfähigkeit von kleinskaligen Pin-Verbundmitteln einschließlich aller erforderlichen Anwendungsrandbedingungen vor.