Zuverlässigkeitstheoretisches Konzept für die verformungsorientierte Bemessung von hybriden Bauteilen wie Verbundträgern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karsten Geißler; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Kurz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236662333

Im abgeschlossenen Forschungsvorhaben "Zuverlässigkeitstheoretisches Konzept für die verformungsorientierte Bemessung von Verbundträgern" konnten am Fall des einfeldrigen Verbundträgers mit obenliegender Betonplatte grundsätzliche Mechanismen des Zusammenwirkens zwischen Nachgiebigkeit der Verbundfuge und sich ergebender Schlupfform sowie resultierenden Dehnungen und Spannungsumlagerungen erfasst werden.Zur Beschreibung des Bauteilverhaltens unter Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens sowie des nichtlinearen Schlupfverhaltens der Verbundfuge und des Abhebens wurden Näherungsverfahren weiterentwickelt. Die Differentialgleichung des verschieblichen Verbundes wurde um die Berücksichtigung des Abhebens erweitert. Damit stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung, um Verbundträger unter Berücksichtigung realitätsnahen nichtlinearen Tragverhaltens zu berechnen und so die theoretische Grundlage für eine probabilistische Behandlung des Trag- und Verformungsvermögens zu schaffen.Dazu wurde eine allgemeine dehnungsbegrenzte Berechnungsmethode entwickelt und an den Versuchen und Berechnungen kalibriert. Durch systematische probabilistische Berechnungen wurden Aussagen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (Grenzmomente und Bemessungswerte für die einzelnen Materialeigenschaften) und der Gebrauchstauglichkeit (Verformungen oder Dehnungen) abgeleitet. Die Sicherheitselemente können somit sowohl im GZG als auch im GZT grundsätzlich dehnungsbegrenzt ermittelt werden.In dem hier beantragten Fortsetzungsvorhaben sollen die Ergebnisse auf Durchlaufträger sowie auf andere Materialkombinationen und Verbundfugen erweitert werden.In Vorarbeiten wurden bereits erste probalistische Untersuchungen für Stahlverbund-Zweifeldträger und andere Materialkombinationen durchgeführt. Es zeigt sich, dass neben den Steifigkeits- und den Tragfähigkeitsverhältnissen der Verbundpartner dem Schlupfverlauf in der Verbundfuge und den Umlagerungen im statischen System besondere Bedeutung zukommen.Für diese Untersuchungen sollen die bereits entwickelten Nährungsverfahren erweitert und angewandt werden. Insbesondere Stabwerkmodelle bieten eine einfache Möglichkeit, das Tragverhalten von Verbundbauteilen zu berechnen. Die Verfahren werden an Versuchsergebnissen kalibriert. Damit besteht die Möglichkeit, Parameterstudien durchzuführen, deren Ergebnisse als Grundlage für probabilistische Untersuchungen dienen. Das Hauptaugenmerk liegt hier auf der lokalen Tragwirkung der Verbundmittel unter Berücksichtigung der Effekte aus dem Abheben.Ziele des Fortsetzungsvorhabens sind damit eine Verallgemeinerung der systemischen Randbedingungen, die Erweiterung des Verfahrens auf die probabilistische Untersuchung beliebiger Materialkombinationen, verallgemeinerte Aussagen zu Sicherheitselementen bei sprödem oder duktilem Verhalten der Materialien und Verbundfugen sowie ein quantitativer Vorschlag, wann duktile Bemessung möglich oder spröde Bemessung in hybriden Bauteilen nötig ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen