Mindestverdübelung von Verbundträgern im Brandfall

Im Rahmen des Forschungsvorhabens “Mindestverdübelung von Verbundträgern bei Brand” [1] wurden auf der Grundlage von numerischen und experimentellen Untersuchungen ein Bemessungsansatz und Anwendungsgrenzen für die sichere Anwendung einer teilweisen Verdübelung von Verbundträgern im Brandfall geschaffen.
In diesem Beitrag werden die durchgeführten Untersuchungen sowie die wichtigsten Einflüsse von erhöhten Temperaturen auf Verbundträger und insbesondere die Verbundfuge vorgestellt. Der Schlupf in der Verbundfuge und dessen unterschiedliche Ursachen werden anhand eines Verbundeinfeldträgers im Brand untersucht.
Es zeigt sich, dass unter Einhaltung eines Mindestverdübelungsgrads zur Begrenzung der maximalen Verformungen der Verbundfuge die Verdübelung eines Verbundträgers keinen Einfluss auf dessen Tragfähigkeit im Brand hat. Durch die schnell ansteigende Temperatur des Stahlprofils nimmt die Streckgrenze schneller ab als die Tragfähigkeit der Verbundfuge, sodass sich mit steigender Temperatur der Verdübelungsgrad erhöht.
Im Weiteren wird ein Bemessungsansatz zur sicheren Anwendung der Teilverbundtheorie im Brandfall auf Grundlage des Verdübelungsgrads sowie auf Grundlage des Verhältnisses zwischen der Betonzugfestigkeit und der Schubtragfähigkeit der Verbundfuge vorgestellt.

Minimum degree of shear connection of composite beams in fire
In the scope of the research project “Mindestverdübelung von Verbundträgern bei Brand” (Minimum degree of shear connection of composite beams in fire) numerical and experimental investigations were conducted to derive design rules and limitations for the use for the partial connection theory in fire.
In this paper, the conducted investigations as well as the most important influences of the elevated temperatures on the composite beam and especially on the composite joint are presented. The slip in the composite joint and its reasons are discussed for a single span beam in a fire situation.
It is shown that with the use of a minimum degree of shear connection for the limitation of the maximum slip of the composite joint, there is no influence of the degree of shear connection on the load carrying capacity of a composite beam in case of fire. Due to the quickly rising temperatures of a composite beam in fire, the resistance of the composite joint quickly exceeds the tensile resistance of the steel section.
The derived design rules for a safe use of the partial connection theory in fire situations based on the degree of shear connection as well as on the relation between the concrete tensile capacity and the shear capacity of the composite joint are presented.