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Zahnleisten als Hochleistungsverbindung

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Höchstleistungsverbindungen mit Zahnleiste

Mischkonstruktionen aus Beton und Stahl nutzen die eingesetzten Materialien sehr effizient und material-gerecht, sofern eine leistungsfähige und effiziente Verbindungstechnologie zur Verfügung steht. Dazu werden im laufenden DFG Forschungsprojekt neuartige Höchstleistungsverbindungen mit Zahnleisten erforscht. Diese Verbindungen mit Zahnleisten eignen sich besonders für die konzentrierte Einleitung sehr hoher Tangentialkräfte von Stahl- in Betonbauteile. Das Tragverhalten von Zahnleisten zeigt ein Stabwerkmodell (s. Bild): Die Kräfte werden aus dem Stahlbauteil mit Hilfe der Zahnleisten großflächig verteilt und über Druckstreben in die Betonscheibe eingeleitet. Die Forschungsergebnisse des DFG-Projekts bestätigen, dass Verbindungen mit Zahnleisten eine sichere und hocheffiziente Verbindungstechnologie für unterschiedlichste Einbau- und Belastungskombinationen sind.

Bisher wurden die theoretisch-analytischen Untersuchungen und die Versuche nur für den Fall einer statischen Belastung durchgeführt. Die Mehrzahl der Anwendungen von Zahnleisten ist jedoch in Bauwerken zu finden, die maßgeblich von dynamischen Lasten beansprucht werden. Dazu gehören beispielsweise Brücken des Straßen- und Eisenbahnverkehrs, hochbelaste Verbundfachwerkdecken und Maschinenfundamente. Deshalb werden im DFG-Projekt nun erstmals Zahnleisten auch unter dynamischer Belastung wissenschaftlich zu untersucht.

Die Ergebnisse aus den bisher durchgeführten theoretischen Vorberechnungen und die ersten kleinmaßstäblichen Versuche lassen erwarten, dass Zahnleisten auch unter Ermüdungsbelastung hervorragende Tragfähigkeiten aufweisen und ihre Tragfähigkeit während der Belastungsgeschichte unverändert hoch bleibt. Grund dafür ist die großflächige, materialgerechte Krafteinleitung in den Beton über Druck, ohne ausgeprägte Spannungsspitzen im Beton oder im Stahl.

Prinzipskizze zum Tragverhalten im Verbindungsbereich mit Zahnleiste. Einfaches Stabwerkmodell für den Anschluss zwischen Stahlfachwerk und Betonplatte
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Prinzipskizze zum Tragverhalten im Verbindungsbereich mit Zahnleiste. Einfaches Stabwerkmodell für den Anschluss zwischen Stahlfachwerk und Betonplatte

Literatur:

  • Tandler, Jens, Schmid, Volker; (2016): Experimentelle und numerische Untersuchungen an Hochleistungsverbindungen mit Zahnleisten, Stahlbau 85 (2016), Heft 8, 528-533

  • Schmid, V.; Tandler, J.: High capacity saw tooth connectors - experimental testing and numerical studies; IABSE Symposium Madrid 2014, Engineering for Progress, Nature and People; IABSE, 2014, S. 484-485

  • Schmid, Volker; Tandler, Jens (2011): Konzentrierte Tangentialkrafteinleitung von Stahl in Beton – Versuche zur Geometrie von Zahnleisten Stahlbau 80 (2011), Heft 7, 540-547

Unterstützung:

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Plauen Stahltechnologie, Plauen

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