Trag- und Verschiebungsverhalten sowie Bemessung von Kopfbolzenverankerungen mit und ohne Rückhängebewehrung unter Zuglast

Abstract

Anschlüsse zwischen Stahl- und Stahlbetonbauteilen werden hauptsächlich mittels Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzendübeln realisiert. Häufig befindet sich in der Nähe der Kopfbolzen eine Bügelbewehrung, die aus statischen Gründen in dem Bauteil eingeplant wurde (z. B. bei Stahlbetonstützen). Diese Bewehrung führt zu einer erheblichen Laststeigerung, kann aber auch unter bestimmten Bedingungen zu einem duktileren Verhalten des Anschlusses führen.

Aus dem Zusammenwirken der Rückhängebewehrung mit dem Beton und auf der Grundlage der Untersuchung des Bruchverhaltens, wurden zwei Versagensarten einer Verankerung mit Rückhängebewehrung definiert und untersucht – das Fließen der Rückhängebewehrung und das Betonversagen / der Druckstrebenbruch. Die Versagenslast beim Fließen der Bewehrung ergab sich aus der beschriebenen Umlagerung der Komponenten am Fließpunkt der Rückhängebewehrung. Um einen Ansatz für die Bestimmung der Höchstlasten beim Betonversagen zu entwickeln, wurden sowohl Versuche an Verankerungen mit Rückhängebewehrung als auch äquivalente Versuche durchgeführt, bei denen die Entfernung der Abstützung vom Kopfbolzen variiert wurde.

Nach dem die Versagensarten beschrieben wurden, konnte das Last-Verschiebungsverhalten von bewehrten Verankerungen beschrieben werden. Danach setzt sich die komplette Last-Verschiebungskurve aus allen beschriebenen Verschiebungsanteilen zusammen und ist abhängig von der Versagensart.

Anhand der statistischen Betrachtung der Versuchsergebnisse wurden anschließend die charakteristischen Werte des Widerstandes für Verankerungen mit Rückhängebewehrung unter Zuglast ermittelt. So kann das neue Modell unter Verwendung der Teilsicherheitsbeiwerte für die Bemessung verwendet werden.

Connections between structural steel and concrete elements are mostly realized by means of steel anchor plates with welded headed studs. Often, reinforcement is placed close to the headed studs. The reinforcement may increase considerably the load capacity and may lead in certain conditions to a more ductile behavior.

Due to interaction of supplementary reinforcement with the concrete and on the basis of the studied breakout behavior, two failure modes of an anchorage with supplementary reinforcement were defined and investigated – yielding of supplementary reinforcement and concrete strut failure. The ultimate failure load in case of yielding of reinforcement is a result of the redistribution at the onset of yielding of the supplementary reinforcement. In order to develop an equation for the determination of the capacity for the concrete strut failure, tests on anchorages with supplementary reinforcement as well as tests with different degree of confinement were carried out.

After the failure modes were defined, it was possible to describe the complete load-displacement behavior of anchorages with supplementary reinforcement. According to the proposal the load-displacement curve is assembled of single load-displacement curves of all described components and depends on the failure mode.

Based on the statistic evaluation of the test results, characteristic values of the capacity of anchorages with supplementary reinforcement were determined. Thus, the new model may be used for the design if safety factors are taken into account.