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Trag- und Verformungsverhalten von Kerven bei Brettstapel-Beton-Verbunddecken
(2006) Michelfelder, Birgit Christiane; Kuhlmann, Ulrike (Prof. Dr.-Ing.)
Holz-Beton-Verbunddecken, ursprünglich entstanden als effiziente Sanierungs- und Verstärkungsmaßnahme bestehender Holzbalkendecken, finden auch in Neubauten beispielsweise in Form von Brettstapel-Beton-Verbunddecken immer mehr Anwendung. Die Vorteile dieser Bauweise liegen in der Kombination günstiger Eigenschaften beider Materialien, die über einen effizient ausgebildeten Verbund gekoppelt werden. Durch Kombination der Werkstoffe Holz und Beton kann eine deutliche Steigerung von Tragfähigkeit und Steifigkeit, Schall- und Brandschutz, sowie der Ausgleich von Temperatur- und Feuchteschwankungen erreicht werden, als durch den alleinigen Einsatz von Holz bzw. Beton. Durch die Anordnung in der Zugzone ersetzt das Holz mit seiner vergleichsweise hohen Zugfestigkeit die gerissene Zugzone des Betons und trägt durch seine Funktion als verlorene Schalung zu einer wirtschaftlichen Fertigung bei. Der Beton wird zur Aufnahme der Druckkräfte an der Deckenoberseite angeordnet. Entscheidend beeinflusst wird das Trag- und Verformungsverhalten von Holz-Beton-Verbunddecken durch die Wahl und Anordnung der Verbundmittel. Die Verbundfuge soll idealerweise so ausgebildet sein, dass Relativverschiebungen zwischen Holz und Beton vermieden werden. Die vorliegende Arbeit behandelt das Trag- und Verformungsverhalten von Kerven als Verbundmittel bei Brettstapel-Beton-Verbunddecken. Die Motivation liegt dabei vor allem in der Optimierung des bisher relativ aufwändig gestalteten Verbundmittels Kerve, das i.d.R. mit zusätzlich eingebauten Verbindungsmitteln zur Abhebesicherung ergänzt wird. Auf Grundlage experimenteller Untersuchungen wird das lokale Trag- und Verformungsverhalten des Verbundmittels durch numerische und mechanische Modellierung erfasst und optimiert. Durch die Ermittlung entsprechender Kennwerte wie Traglast, Verbundmittelsteifigkeit und Kriechfaktor der Verbindung, wird deren zutreffende Erfassung im Rahmen bestehender Berechnungsverfahren möglich. Globale Untersuchungen am Gesamtsystem der Decke bilden die Basis konkreter Konstruktions- und Bemessungsregeln. Diese ermöglichen eine optimierte Ausführung und verhindern, dass kritische Bereiche bei der Bemessung unberücksichtigt bleiben. Da Kerven üblicherweise an den Verlauf der Schubkraft angepasst in den Deckenrandbereichen angeordnet werden, liegt eine starke Abstufung des Verbundmittelabstandes vor. Um diese bei der Berechnung berücksichtigen zu können, werden die bestehenden Berechnungsverfahren unter Berücksichtigung des Langzeitverhaltens beurteilt und angepasst. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit ermöglichen eine effiziente Anwendung des Verbundmittels Kerve und führen somit zu einer wirtschaftlichen Fertigung von Brettstapel-Beton-Verbunddecken. Konkrete Hinweise hinsichtlich Ausführung und Bemessung ermöglichen eine realistische Erfassung verschiedener Einflüsse und verhindern Schäden durch Vernachlässigung lokaler Spannungsspitzen. Die Verfasserin hofft, mit dieser Arbeit einen Beitrag zur breiteren Akzeptanz und vermehrten Ausführung dieser Bauweise geleistet zu haben.