Höchstleistungsverbindungen mit Zahnleiste für dynamische Beanspruchung Erste grundlegende Untersuchung von Höchstleistungsverbindungen mit Zahnleiste zur Übertragung extrem hoher und konzentrierter dynamischer Lasten zwischen schlanken Stahl- und Betonbauteilen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schmid
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222695629

Im laufenden DFG-Forschungsprojekt wurde gezeigt, dass Verbindungen mit Zahnleisten außerordentlich gut für die konzentrierte Einleitung sehr hoher Tangentialkräfte aus Stahl- in Betonbauteile geeignet sind, beispielsweise für Verankerungen von Seilen und Fachwerkstäben in Brückenbauwerken. Die theoretischen Analysen und einzigen wissenschaftlichen Versuche wurden bisher allerdings nur für den Fall einer statischen Belastung durchgeführt. Die Anwendungen von Zahnleisten sind jedoch vorwiegend in Bauwerken zu finden, die dynamisch beansprucht werden. Ziel dieses Fortsetzungsantrags ist es, erstmals Zahnleiste unter dynamischer Belastung grundlegend wissenschaftlich zu untersuchen. Die bisher dazu durchgeführten theoretischen Vorberechnungen und ersten kleinmaßstäblichen Tastversuche des Antragstellers lassen erwarten, dass Zahnleisten auch unter dynamischer Belastung hervorragende Tragfähigkeiten aufweisen. Grund dafür ist die großflächige, materialgerechte Krafteinleitung in den Beton über Druck und fast ohne Spannungsspitzen. Im Stahl der Zahnleiste selbst entstehen dabei nur geringe Spannungen, die unterhalb der Ermüdungsfestigkeit liegen sollten. Bisher gibt es aber keine wissenschaftlich belastbaren Analysen und Versuchsdaten zu dieser Problematik. Erste Tastversuche des Antragstellers an Prismen mit schräg einbetonierten Zahnleisten zeigten keine Verringerungen der Traglast nach 2 Mio Lastwechseln, selbst mit Pmax/Pu = 0,67 und deltaP/Pu = 0,48. Allerdings ist im realen Bauteilversuchen mit Zahnleisten, anders als bei den Prismenversuchen, die Kräfteverteilung entlang der Zahnleiste nicht konstant, sondern weißt höhere Beanspruchungen im Bereich der Leistenspitze auf. Wie sich die Zahnleisten unter dynamischer Beanspruchung im Bauteilversuch verhalten, kann somit mit dem heutigen Wissensstand nicht vorhergesagt werden. Im Feldbereich von Durchlaufträgersystemen können im Verbindungsbereich zudem Lastrichtungswechsel auftreten. Der Einfluss von Wechselbeanspruchungen auf die dynamische Tragfähigkeit der Verbindung soll erstmals grundlegend im beantragten Forschungsprojekt untersucht werden. In den dynamischen Tastversuchen wurde beobachtet, dass Betonrisse parallel zur Druckstrebenrichtung entstehen können. Im Falle einer Wechselbeanspruchung könnte das zu Betonrissen führen, die sich nahezu senkrecht kreuzen. Die Druckstrebenkräfte müssten somit über Risse hinweg übertragen werden. Die Auswirkungen sich kreuzender Risse im Verbindungsbereich auf die Traglast von Zahnleisten sind heute unbekannt und sollen deshalb nun erstmals wissenschaftlich untersucht werden. Zudem soll mit kontinuierlichen Ultraschallmessungen ein evtl. Zerstörungsfortschritt im Beton detektiert werden. Ziel des Forschungsprojekts ist die grundlegende Erforschung des prinzipiellen Tragverhaltens von Verbindungen mit Zahnleiste unter Schwelllast und unter Wechsellast. Dabei wird der Einfluss sich kreuzender Risse in Verbindungsbereichen mit Zahnleiste besonders untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen