Ermüdung von Verbundkonstruktionen mit Verbunddübelleisten (lokales Tragverhalten)

Im modernen Brückenbau werden insbesondere für den Bereich kleiner und mittlerer Spannweiten immer häufiger Stahl-Beton-Verbundkonstruktionen mit Verbunddübelleisten eingesetzt. Im Gegensatz zu Kopfbolzendübeln, bei denen bereits nach wenigen Lastwechseln Anrisse im Stahl entstehen, ist die Lebensdauer von Verbunddübelleisten größtenteils durch die Verdichtung des mehraxial beanspruchten Betons in den Dübelausnehmungen geprägt. Hier treten plastische Betonstauchungen auf, die sich über die Lastspiele akkumulieren und zu einer zyklischen Zunahme der Relativverschiebungen in der Verbundfuge führen. Teile dieser Relativverschiebungen verbleiben auch bei Entlastung und werden als inelastischer Schlupf bezeichnet. Der anfänglich starre Verbund zwischen Stahl und Beton geht mit zunehmender Lastwechselspielzahl in einen nachgiebigen Verbund über, wodurch Schnittgrößenumlagerungen zwischen den Verbundpartnern auftreten, die in den Ermüdungsnachweisen des Stahlträgers zu berücksichtigen sind. Im vorliegenden Beitrag werden zyklische Abscherversuche zur Untersuchung der zyklischen Schlupfzunahme vorgestellt. Hierbei wird der Einfluss belastungsabhängiger Parameter (Oberlast und Lastschwingbreite) untersucht. Weiterhin wird ein Ingenieurmodell zur rechnerischen Berücksichtigung der zyklischen Schlupfzunahme in Ermüdungsnachweisen vorgeschlagen.

Fatigue of composite constructions with composite dowels (local behavior)
Composite dowels are innovative shear connectors with great potential to benefit the construction of steel-concrete composite bridges with small and medium spans. Contrary to headed stud connectors, where initial steel cracks already occur after a few load cycles, the lifetime of composite dowels is predominately characterized by the compression of the multiaxial stressed concrete in front of the composite dowel, where shear forces are transferred between steel and concrete. Here, plastic concrete compression strains occur, that accumulate over the load cycles and lead to a cyclical increase of relative displacements in the composite connection. Certain proportions of these relative displacements remain constant in the connection, even after release of external loading. These permanent displacements are called inelastic slip. The initially rigid connection between steel and concrete degrades over the lifetime and rearrangements of internal forces between the composite partners occur, which may not be neglected in fatigue design. The present paper describes cyclic shear tests investigating the processes of cyclic slip increase. Here, the impacts of load-dependent parameters (upper load level and load range) onto the inelastic slip evolution are analyzed. Furthermore an engineering model is proposed, which can be used to consider cyclic slip increase in fatigue design.