Anwendungsgrenzen für eine teilweise Verdübelung von Verbundträgern mit oberflanschlosen Stahlprofilen und Verbunddübelleisten - Teil 1: Theoretische Grundlagen, Untersuchungsmethodik und FE-Modellierung

Im EC4 sind Anwendungsgrenzen für die plastische Biegebemessung teilverdübelter Verbundträger geregelt. Neben ausreichender Verbundmittelduktilität (die Kopfbolzendübel müssen ein Verformungsvermögen von mindestens 6 mm besitzen) wird gefordert, dass die Stahlträger identische oder maximal um den dreifachen Wert abweichende Flanschflächen von Ober- und Untergurt aufweisen. Darüber hinaus ist eine untere Grenze für die Schubtragfähigkeit der Verbundfuge (Mindestverdübelungsgrad) definiert. Für Verbundträger mit oberflanschlosen Stahlträgern und Verbunddübelleisten wurden entsprechende Anwendungsgrenzen bisher nicht erforscht. Aufgrund deutlicher Unterschiede im Hinblick auf die Querschnittsform des Stahlprofils und das Verformungsverhalten der Verbundmittel ist eine einfache Übertragung der Regeln aus EC4 allerdings nicht möglich und voraussichtlich unsicher. Im Rahmen des ersten von zwei Fachaufsätzen zu diesem Thema werden die theoretischen Grundlagen und die Untersuchungsmethodik zur Herleitung von Anwendungsgrenzen für den Teilverbund erläutert. Neben der plastischen Biegebemessung nach Teilverbundtheorie für verschiedene Querschnitte werden nichtlineare, dreidimensionale FE-Modelle für Verbundträger mit oberflanschlosen Stahlträgern und Verbunddübelleisten entwickelt und an Versuchen aus der Literatur validiert.

Limitations to the use of partial shear connection in composite beams with single flange steel beams and composite dowels - Part 1: Theoretical background, methodology and development of FE-models.
The plastic bending resistance design of composite beams with partial shear connection in EC4 is subject to several limitations of use. For instance, the shear connectors, usually shear studs, have to provide sufficient ductility (at least 6 mm deformation capacity) and the geometry of the steel beam is restricted to sections with either equal flanges or only slightly differing areas of top and bottom flange. Furthermore, EC 4 defines a minimum degree of partial shear connection. For composite members with single flange steel section and composite dowels, limitations to the use partial shear connection have not yet been researched. Because of remarkable differences regarding steel section geometry and deformation behaviour of the connectors a simple transfer of EC 4 rules is not possible and likely non-conservative. In the first of two companion papers on that topic, the theoretical background and the methodology to investigate the limitations of use for partial shear connection are provided. Besides plastic design of several beams sections with partial shear connection, the paper presents the development of nonlinear, 3D FE-models of composite beams with single flange steel beam and composite dowels, which are validated against experimental beam tests from the literature.