Die Entwicklung neuartiger Verbundmittel für Stahl-Beton-Verbundkonstruktionen ist aktuell mit einem enormen experimentellen Aufwand verbunden. Zur Herleitung geeigneter Bemessungsmodelle und zulässiger Anwendungsbereiche sind einerseits umfangreiche Versuchsreihen zur Erforschung des lokalen Schubtrag- und Verformungsverhaltens der neuen Verbundmittel erforderlich, andererseits werden kostspielige Trägerversuche zur Untersuchung des globalen Tragverhaltens der neuartigen Verbundmittel im Verbundträger durchgeführt. Hierbei steht insbesondere die Frage nach dem erforderlichen Mindestverdübelungsgrad der neuartigen Verbundmittel im Vordergrund. Am Beispiel des innovativen Pin-Verbundmittels wird im Rahmen dieses Beitrags untersucht, inwiefern validierte Finite-Elemente-Modelle von Verbundträgern, die neben der Schubtragfähigkeit auch das Verformungsvermögen der neuartigen Verbundmittel berücksichtigen, zur Herleitung von Mindestverdübelungsgraden eingesetzt werden können und in welchem Maße diese Modelle zum Ersatz oder Teilersatz von Trägerversuchen geeignet sind. Die hier betrachteten kleinskaligen Pin-Verbundmittel wurden zur Schubsicherung in Verbundstrukturen aus Stahl und sehr dünnen hochfesten Betongurten entwickelt, in denen konventionelle Verbundmittel wie Kopfbolzdübel aufgrund der begrenzten Einbindetiefen nicht eingesetzt werden können. Der Beitrag beschreibt die Entwicklung geeigneter nicht-linearer Finite-Elemente-Modelle von Verbundträgern, die Validierung der Modelle an Versuchen und die Durchführung systematischer Parameterrechnungen zur Herleitung von Mindestverdübelungsgraden bei unterschiedlichen Trägerlängen und Belastungssituationen. Abschließend wird für den untersuchten Verbundquerschnitt mit Pin-Verbundmittel ein Handrechenmodell zur Bestimmung des erforderlichen Mindestverdübelungsgrades in Abhängigkeit von der Trägerlänge angegeben. Die vorgeschlagene FE-Modellierungsform und das methodische Vorgehen zur Herleitung des Mindestverdübelungsgrades sind auf andere Verbundmittel- und Querschnittstypen übertragbar.
Nonlinear Finite Element Analysis of RC Beam Exposed To Fire With and Without CFRP Strengthening
