EP0469337A1 - Stahl-Beton-Verbundbauteil - Google Patents

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EP0469337A1
EP0469337A1 EP91111260A EP91111260A EP0469337A1 EP 0469337 A1 EP0469337 A1 EP 0469337A1 EP 91111260 A EP91111260 A EP 91111260A EP 91111260 A EP91111260 A EP 91111260A EP 0469337 A1 EP0469337 A1 EP 0469337A1
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EP
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section
shaft
dowel
dowel according
diameter
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Wieland Prof. Dr. Ing. Ramm
Joachim Dr.-Ing. Scheele
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
    • E04C3/294—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete of concrete combined with a girder-like structure extending laterally outside the element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ
    • E04B5/23—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated
    • E04B5/29—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated the prefabricated parts of the beams consisting wholly of metal

Definitions

  • the invention relates to a weld-on dowel made of metal for steel / concrete composite construction with a shaft which has a weld-on end at one end for welding onto a component made of steel. At the other end there is usually a head for anchoring in the concrete.
  • dowels are welded to a steel component to be connected to the concrete by means of a known stud welding method.
  • a steel component can, for. B. a composite beam (for bridge construction or building construction), a metallic liner for reinforced concrete or prestressed concrete hollow body or building (DE-A-3 322 998, DE-A-30 09 826) or an anchor plate for anchoring loads be in a concrete structure.
  • the concrete generally connects directly to the steel component, this possibly also forming the formwork or part thereof.
  • the structural behavior of the dowels is of essential structural importance for such steel / concrete composite components.
  • the load-bearing behavior of the anchor is very important with regard to the shear stress, which, for. B. arise as a scheduled load due to shear forces between steel and concrete or can be initiated in the form of a load to be anchored.
  • the shear stress can e.g. also occur as a result of thermal expansion, settlement phenomena or the like.
  • An essential aspect of the anchor load behavior when loaded on shear is the type of failure.
  • the failure of a dowel connection of the type described can occur either in the form of a steel failure (the dowel shears or tears off) or in the form of a concrete failure (as a breakout of a mostly funnel-shaped concrete part). It is more favorable for the load-bearing behavior of the connection if concrete failure can be avoided, as is also the case with a large part of the steel / concrete composite structures currently being carried out, by using sufficiently long dowels for this.
  • the load-bearing behavior with regard to shear stress is essentially determined by two parameters, namely the breaking load, i. H. the maximum shear force that can be absorbed by the anchor connection and the fracture displacement, i.e. the maximum displacement between steel component and concrete.
  • the load-bearing behavior can be clearly illustrated by plotting the shear force over the displacement as a so-called load-deformation line. The area under this line is called the working capacity of the anchor, and a high working capacity is desirable.
  • the invention has for its object to provide a dowel of the type mentioned above with improved load-bearing behavior under shear stress.
  • the shaft has a section at the weld-on end with a larger cross section than the shaft.
  • the invention takes into account the knowledge that, in a conventional dowel, large areas of the dowel shaft participate in the removal of the shear loads in the concrete, the load transfer taking place essentially via pressures between the dowel shaft and concrete.
  • the section reinforced in accordance with the invention in the area of the welding end ensures that the pressures in the area of this section concentrate strongly. This increases the displacement of the concrete associated with the dowel displacement, which leads to larger dowel displacements and also to a stronger activation of further load transfer mechanisms, such as e.g. There are axial tensile forces in the deformed bolt.
  • the shaft and / or the section each have the shape of a straight circular cylinder.
  • the section is spherical in the axial direction.
  • the dowel can have a head, as is conventional.
  • the diameter of the head is at least as large as the diameter of the section.
  • the ratio of length to diameter of the section is between 1: 2 and 4: 2, preferably between 1: 2 and 3: 2.
  • the ratio of the length to the diameter of the shaft without head and without section is approximately 3: 1 or larger, which ensures sufficient anchoring of the anchor in the concrete and tearing the anchor out of the concrete caused by the shear stress is avoided.
  • the ratio of the diameter of the section to that of the shank is between 7: 6 and 10: 6, preferably about 9: 6, and / or that the ratio of the length of the section increases that of the shaft without head and without section is at least 1: 3, the upper limit being 1: 8.
  • This ratio is preferably between 1: 4 and 1: 7.
  • the section has a graduated cross-sectional enlargement.
  • FIG. 1 shows a weld-on anchor with a shaft 1 and a section 2, each of which has the shape of a straight circular cylinder.
  • section 2 merges smoothly via a transition section 4 into shaft 1.
  • the welding end 3 With the free end of section 2, the welding end 3, the dowel is welded onto a steel component, not shown, by means of a stud welding apparatus.
  • the dowel At the end opposite the welding end, the dowel has a head 5 in the exemplary embodiment shown. This is used to transfer loads between the concrete and the anchor directed parallel to the longitudinal axis of the anchor and thus also to improve the anchorage of the anchor in the concrete.
  • FIG. 2 shows a section 11-11 of the dowel according to FIG. 1.
  • the circular cross-section of section 2, head 5 and the shaft 1, shown in broken lines, can be clearly seen.
  • the diameter of section 2 is enlarged by approximately 40% compared to the diameter of shaft 1.
  • the head 5 shown is much larger in diameter than the section 2. Since the section 2, the shaft 1 and the head 5 are rotationally symmetrical on one axis, the anchor can be easily manufactured.
  • the entire dowel is installed in concrete when installed.
  • a shear stress i. H. a load perpendicular to the longitudinal axis of the anchor in the area of the welding end 3
  • high pressures occur between the anchor and concrete.
  • small shear loads the pressures are concentrated near the weld end.
  • the size of the area of the anchor increases, which is used for load transfer in this form.
  • this area can extend to almost the entire length of the anchor. This applies in particular to dowels with large diameters that have high bending stiffness. If the diameter of the conventional dowel is reduced to approximately 2/3 of the original diameter over a length of approximately 80% from the head 5, the dowel according to the invention results as shown in FIG. 1. With this dowel, the pressures are concentrated in the case of high shear loads Area of section 2. Compared to a conventional dowel with a diameter that corresponds to that of section 2, the transferable shear loads are therefore somewhat lower. However, they are significantly higher than the shear loads that a conventional dowel with a diameter that corresponds to that of the shaft 1 is able to transmit.
  • FIGS. 3, 4 and 5 Various embodiments of section 2 are shown in FIGS. 3, 4 and 5. In conjunction with various types of concrete, these versions can offer a further improved load-bearing behavior when subjected to shear stress.
  • the load deformation lines of three dowels are plotted in the diagram according to FIG. Two of these lines, namely lines A and B, show the load-deformation behavior of conventional dowels. Both dowels have the same length and a constant cross-section over the entire length.
  • the length corresponds to the total length of the dowel according to FIG. 1.
  • the diameter corresponds to the diameter of the shaft 1 according to FIG. 1 for curve A and the diameter of section 2 according to FIG. 1 for curve B.
  • the shear force F in kN is above Shear displacement s plotted in mm.
  • s represents the relative displacement of the steel component and thus also of the dowel foot relative to the concrete part.
  • the breaking load for curve A and the associated dowel is approx.
  • Curve C originates from a test in which a dowel according to FIG. 1 was tested, the shaft diameter of which corresponds to that of the dowel according to curve A over approximately 80% of the dowel length and whose diameter in the reinforced section corresponded to that of the dowel according to curve B. It can be seen that the breaking load of about 140 kN is slightly lower than curve B, but there is a significant increase in the breaking displacement of about 29 mm.
  • the working capacity of the anchor is arranged by arranging a section with a reinforced cross-section by a factor of 5.5 and 3.0, respectively, compared to the anchors belonging to curves A and B. is increased.
  • These values can be influenced by changing the design specifications.
  • the load-bearing behavior and load-bearing capacity of a dowel according to the invention largely correspond to that of a conventional dowel with a constant diameter corresponding to the diameter of the shaft 1 when loaded under tension.
  • the shear loads are often decisive for the design of the dowels, so that such an increased fracture displacement, the significantly increased work capacity and the high breaking loads in the shear direction are much more decisive.
  • the major fracture displacements are e.g. of particular importance when using the load-bearing method in composite construction.
  • Another advantage of the reduced diameter of the dowel according to FIG. 1 in the shaft area is the fact that this leaves more space for the arrangement of reinforcing bars in the concrete. This is e.g. important when using anchor plates, in the environment of which experience has shown that an accumulation of reinforcement is often necessary.

Abstract

Aufschweißdübel aus Metall für den Stahl/Beton-Verbundbau, der an einem Ende, ein Aufschweißende (3) und am anderen Ende einen Kopf (5) zur Verankerung im Beton aufweist. Zur Verbesserung des Tragverhaltens bei Scherbelastung ist vorgesehen, daß der Schaft (1) am Aufschweißende (3) einen Abschnitt (2) mit einem gegenüber dem Schaft vergrößerten Querschnitt aufweist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Aufschweißdübel aus Metall für den Stahl/Beton-Verbundbau mit einem Schaft, der an einem Ende ein Aufschweißende zum Aufschweißen auf ein Bauteil aus Stahl aufweist. Am anderen Ende ist in der Regel ein Kopf zur Verankerung im Beton angeordnet.
  • Das Bauwesen bietet ein breites Einsatzgebiet für vorgenannte Dübel. Insbesondere ist hier der Einsatz im Stahl/Beton-Verbundbau angesprochen. Dazu werden Dübel mittels eines bekannten Bolzenschweißverfahrens auf ein mit dem Beton zu verbindendes Stahlbauteil geschweißt. Ein solches Stahlbauteil kann z. B. ein Verbundträger (für den Brückenbau oder den Hochbau), ein metallischer Liner für Stahlbeton- oder Spannbeton-Hohlkörper oder -gebäude (DE-A-3 322 998, DE-A-30 09 826) oder eine Ankerplatte zur Verankerung von Lasten in einer Betonstruktur sein. Der Beton schließt dabei im allgemeinen direkt an das Stahlbauteil an, wobei dieses gegebenenfalls zugleich die Schalung oder einen Teil derselben bildet.
  • Von wesentlicher konstruktiver Bedeutung für solche Stahl/Beton-Verbundbauteile ist das Tragverhalten der Dübel. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Zugbelastungen, d. h. in Richtung der Längsachse des Dübels, und Scherbelastungen, d. h. in Richtung der Grenzfläche Stahl/Beton wirkenden Lasten. Sehr wichtig ist dabei das Tragverhalten des Dübels bezüglich der Scherbelastung, die z. B. als planmäßige Belastung infolge von Schubkräften zwischen Stahl und Beton entstehen oder in Form einer zu verankernden Last eingeleitet werden kann. Die Scherbelastung kann aber z.B. auch infolge von thermischen Ausdehnungen, Setzungserscheinungen oder dergleichen auftreten.
  • Ein wesentlicher Aspekt des Dübeltragverhaltens bei Belastung auf Abscheren ist die Versagensart. Das Versagen einer Dübelverbindung der geschilderten Art kann entweder in Form eines Stahlversagens (der Dübel schert oder reißt ab) oder in Form eines Betonversagens (als Ausbruch eines meist trichterförmigen Betonteiles) auftreten. Dabei ist es für das Tragverhalten der Verbindung günstiger, wenn ein Betonversagen vermieden werden kann, wie es bei einem großen Teil der derzeit ausgeführten Stahl/Beton-Verbundkonstruktionen auch der Fall ist, indem hierzu ausreichend lange Dübel verwendet werden.
  • Das Tragverhalten bezüglich Scherbelastung wird im wesentlichen durch zwei Parameter bestimmt, nämlich die Bruchlast, d. h. die maximale Scherkraft, die von der Dübelverbindung aufgenommen werden kann, und die Bruchverschiebung, d.h. die maximale Verschiebung zwischen Stahlbauteil und Beton. Das Tragverhalten läßt sich anschaulich darstellen, indem die Scherkraft über der Verschiebung als sogenannte Last-Verformungslinie aufgetragen wird. Die Fläche unter dieser Linie wird als Arbeitsvermögen des Dübels bezeichnet, wobei ein hohes Arbeitsvermögen wünschenswert ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dübel der oben genannten Art mit verbessertem Tragverhalten bei Scherbelastung zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schaft am Aufschweißende einen Abschnitt mit einem gegenüber dem Schaft vergrößerten Querschnitt aufweist.
  • Die Erfindung trägt der Erkenntnis Rechnung, daß sich bei einem herkömmlichen Dübel bei hohen Belastungen weite Bereiche des Dübelschaftes an der Abtragung der Scherbelastungen in den Beton beteiligen, wobei die Lastabtragung im wesentlichen über Pressungen zwischen Dübelschaft und Beton vonstatten geht. Durch den erfindungsgemäß verstärkten Abschnitt im Bereich des Aufschweißendes wird erreicht, daß sich die Pressungen im Bereich dieses Abschnittes stark konzentrieren. Dadurch wird die mit der Dübelverschiebung einhergehende Verdrängung des Betons verstärkt, was zu größeren Dübelverschiebungen und auch zu einer stärkeren Aktivierung weiterer Lastabtragungsmechanismen, wie es z.B. Axialzugkräfte im verformten Bolzen sind, führt. Es hat sich bei Versuchen überraschenderweise gezeigt, daß Dübel mit erfindungsgemäß verstärktem Abschnitt nicht nur ein wesentlich günstigeres Tragverhalten zeigen als herkömmliche Dübel mit einem über die gesamte Länge konstanten Durchmesser, der dem Schaftdurchmesser des erfindungsgemäßen Dübels entspricht, sondern, daß auch, wenn der Durchmesser des herkömmlichen Dübels dem Durchmesser des erfindungsgemäß verstärkten Abschnittes entspricht, das Tragverhalten des Dübels mit konstantem Durchmesser schlechter ist als bei Dübeln mit verstärktem Abschnitt. Es ist also lediglich eine Frage der Beschreibungsweise und für den Erfindungsgedanken unerheblich, ob man eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dübels durch Verringerung des Schaftquerschnittes oder durch Verstärkung im Bereich des Aufschweißendes erreicht. Wesentlich ist die deutliche Steigerung der Bruchverschiebung und die damit verbundene Steigerung des Arbeitsvermögens. Weiterhin ist von Bedeutung, daß auch hinsichtlich der Bruchlast eine deutliche Steigerung erreicht wird, wenn man die Betrachtungsweise eines am Aufschweißende verstärkten Dübels wählt, wohingegen nur geringe Verluste bei der Bruchlast zu verzeichnen sind, wenn man den erfindungsgemäßen Dübel als einen Dübel mit verringertem Schaftdurchmesser betrachtet.
  • Eine herstellungstechnisch besonders einfache Realisierung ergibt sich dann, wenn der Schaft und der Abschnitt rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen Achse ausgebildet sind. Zudem weist ein solcher Dübel ein symmetrisches Tragverhalten auf.
  • Bei bestimmten Lastkombinationen kann es aber auch vorteilhaft sein, den Schaft und/oder den Abschnitt prismatisch auszubilden.
  • In einer einfachen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schaft und/oder der Abschnitt jeweils die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisen.
  • Zur weiteren Optimierung des Tragverhaltens kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Abschnitt in Achsrichtung ballig ist.
  • Dadurch, daß der Abschnitt mit einer stetigen Verjüngung in den Schaft übergeht, wird eine gleichmäßigere Gesamtbeanspruchung des Dübels insbesondere im Bereich des Überganges von dem Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt auf den Schaft mit normalem Querschnitt erreicht und eine Kerbwirkung, die im Zusammenhang mit dynamischen Beanspruchungen unerwünscht ist, vermieden.
  • Damit eine ausreichende Verankerung im Beton gewährleistet wird, kann der Dübel, wie herkömmlich, einen Kopf aufweisen. In diesem Fall ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Durchmesser des Kopfes mindestens so groß wie der Durchmesser des Abschnittes ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Abschnittes zwischen 1:2 und 4:2, vorzugsweise zwischen 1:2 und 3:2 beträgt. Dadurch wird zum einen erreicht, daß der Dübel mittels bekannter Bolzenschweißverfahren verschweißt werden kann, zum anderen wird dadurch ein besonders günstiges Verformungsverhalten sichergestellt.
  • In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Schaftes ohne Kopf und ohne Abschnitt etwa 3:1 oder größer ist, wodurch eine ausreichende Verankerung des Dübels im Beton sichergestellt und ein durch die Scherbelastung hervorgerufenes Ausreißen des Dübels aus dem Beton vermieden wird.
  • Zur Optimierung des Arbeitsvermögens eines Dübels ist des weiteren vorgesehen, daß das Verhältnis des Durchmessers des Abschnitts zu dem des Schaftes zwischen 7:6 und 10:6, vorzugsweise etwa 9:6 liegt, und/oder, daß das Verhältnis der Länge des Abschnittes zu der des Schaftes ohne Kopf und ohne Abschnitt mindestens 1:3 beträgt, wobei die Obergrenze bei 1:8 liegen kann. Vorzugsweise liegt dieses Verhältnis zwischen 1:4 und 1:7.
  • Zur weiteren Verbesserung des Verformungsverhaltens kann zudem vorgesehen werden, daß der Abschnitt eine abgestufte Querschnittsvergrößerung aufweist.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Aufschweißdübels;
    • Figur 2 einen Schnitt 11 - 11 gemäß Figur 1;
    • Figur 3 einen Dübel mit einem außenballigen Abschnitt;
    • Figur 4 einen Dübel mit einem innenballigen Abschnitt;
    • Figur 5 einen Dübel mit zwei gestuften Abschnitten;
    • Figur 6 einen Dübel in einer abgewandelten Ausführung und
    • Figur 7 ein Diagramm mit Last-Verformungslinien von zwei herkömmlichen und einem erfindungsgemäß ausgebildeten Dübel.
  • In Figur 1 ist ein Aufschweißdübel mit einem Schaft 1 und einem Abschnitt 2, die jeweils die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisen, dargestellt. Der Abschnitt 2 geht im dargestellten Ausführungsbeispiel gleichmäßig über einen Übergangsabschnitt 4 in den Schaft 1 über. Mit dem freien Ende des Abschnittes 2, dem Aufschweißende 3, wird der Dübel mittels eines Bolzenschweißapparates auf ein nicht gezeigtes Bauteil aus Stahl aufgeschweißt.
  • An dem dem Aufschweißende gegenüberliegenden Ende weist der Dübel beim gezeigten Ausführungsbeispiel einen Kopf 5 auf. Dieser dient der Übertragung von parallel zur Längsachse des Dübels gerichteten Belastungen zwischen Beton und Dübel und damit auch zur Verbesserung der Verankerung des Dübels im Beton.
  • In Figur 2 ist ein Schnitt 11 - 11 des Dübels gemäß Figur 1 dargestellt. Man erkennt deutlich den kreisförmigen Querschnitt des Abschnittes 2, des Kopfes 5 sowie gestrichelt dargestellt des Schaftes 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Abschnittes 2 gegenüber dem Durchmesser des Schaftes 1 um ca. 40 % vergrößert. Um eine gute Verankerung des Dübels im Beton zu erreichen, ist der dargestellte Kopf 5 im Durchmesser wesentlich größer als der Abschnitt 2. Da der Abschnitt 2, der Schaft 1 und der Kopf 5 rotationssymmetrisch auf einer Achse liegen, kann der Dübel einfach hergestellt werden.
  • Der gesamte Dübel ist im Einbauzustand in Beton eingesetzt. Bei einer Scherbelastung, d. h. einer Belastung rechtwinklig zur Längsachse des Dübels im Bereich des Aufschweißendes 3, treten hohe Pressungen zwischen Dübel und Beton auf. Bei kleinen Scherbelastungen konzentrieren sich die Pressungen in der Nähe des Aufschweißendes. Bei steigender Scherbelastung nimmt die Größe des Bereiches des Dübels zu, der in dieser Form zur Lastabtragung herangezogen wird. Bei Dübeln mit konstantem Durchmesser über die gesamte
  • Länge kann sich dieser Bereich, je nach Betonzusammensetzung bis über fast die gesamte Dübellänge ausdehnen. Dies gilt besonders für Dübel mit großen Durchmessern, die eine hohe Biegesteifigkeit besitzen. Verringert man den Durchmesser des herkömmlichen Dübels auf ca. 2/3 des ursprünglichen Durchmessers auf einer Länge von ca. 80 % vom Kopf 5 her, so ergibt sich der erfindungsgemäße Dübel gemäß Figur 1. Bei diesem Dübel konzentrieren sich bei hohen Scherbelastungen die Pressungen im Bereich des Abschnittes 2. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Dübel mit einem Durchmesser, der dem des Abschnittes 2 entspricht, liegen daher die übertragbaren Scherbelastungen etwas niedriger. Allerdings liegen sie deutlich über den Scherbelastungen, die ein herkömmlicher Dübel mit einem Durchmesser, der dem des Schaftes 1 entspricht, zu übertragen in der Lage ist. Infolge der Konzentration der Pressungen im Bereich des Abschnittes 2 wird dort der Beton im Vergleich zu herkömmlichen Dübeln wesentlich stärker beansprucht. Dies führt zu größeren Verformungen des Betons und zu einer Vergrößerung der lokal begrenzten Bereiche der Betonverdrängung. Dies wiederum ermöglicht größere Dübelverschiebungen, d.h. größere Verschiebungen des Dübelfußes, der in diesem Fall dem Abschitt 2 entspricht, rechtwinklig zur Längsachse des Schaftes 1. Mit wachsenden Verschiebungen nehmen auch die Axialzugkräfte im Dübel zu. Diese wiederum liefern mit ihrem parallel zur Scherbelastung verlaufenden Anteil einen deutlichen Beitrag zur Bruchlast des Dübels. Außerdem rufen sie Verformungen des Schaftes 1 hervor, die auch die Verschiebungen des Abschnittes 2 vergrößern. Dadurch erklärt sich, daß mit einem sehr hohen Gewinn in der Bruchverschiebung lediglich ein geringer Verlust in der Bruchlast des Dübels oder sogar ein deutlicher Gewinn in der Bruchlast einhergeht, je nachdem welche der oben genannten Betrachtungsweisen gewählt wird. Dies wird später an Hand des Diagrammes gemäß Figur 7 deutlich.
  • In den Figuren 3, 4 und 5 sind verschiedene Ausführungsformen des Abschnittes 2 dargestellt. Diese Ausführungen können in Verbindung mit verschiedenen Betonsorten durchaus ein weiter verbessertes Tragverhalten bei einer Scherbelastung bieten.
  • Im Diagramm gemäß Figur 7 sind die Last-Verformungslinien dreier Dübel aufgetragen. Zwei dieser Linien, nämlich die Linien A und B, zeigen das Last-Verformungsverhalten herkömmlicher Dübel. Beide Dübel haben die gleiche Länge und über die gesamte Länge einen konstanten Querschnitt. Die Länge entspricht der Gesamtlänge des Dübels gemäß Figur 1. Der Durchmesser entspricht dem Durchmesser des Schaftes 1 gemäß Figur 1 für Kurve A und dem Durchmesser des Abschnittes 2 gemäß Figur 1 für die Kurve B. In dem Diagramm ist die Scherkraft F in kN über der Scherverschiebung s in mm aufgetragen. Dabei stellt s die relative Verschiebung des Stahlbauteiles und damit auch des Dübelfußes gegenüber dem Betonteil dar. Wie zu erkennen ist, liegt für Kurve A und den dazugehörigen Dübel die Bruchlast bei ca. 80 kN und die Bruchverschiebung bei ca. 7,5 mm, während für Kurve B und den dazugehörigen Bolzen die Bruchlast bei ca. 155 kN und die Bruchverschiebung bei ca. 9,0 mm liegt. Die Kurve C stammt aus einem Versuch, in dem ein Dübel gemäß Figur 1 geprüft wurde, dessen Schaftdurchmesser auf ca. 80 % der Dübellänge demjenigen der Dübel gemäß Kurve A und dessen Durchmesser im verstärkten Abschnitt demjenigen des Dübels gemäß Kurve B entsprach. Man erkennt, daß die Bruchlast mit etwa 140 kN etwas geringer als bei Kurve B ist, jedoch ergibt sich mit ca. 29 mm eine wesentliche Steigerung der Bruchverschiebung. Aus diesen Werten ergibt sich überschlagsmäßig, daß bei den in diesem Beispiel vorgegebenen konstruktiven Bedingungen das Arbeitsvermögen des Dübels durch Anordnung eines Abschnittes mit verstärktem Querschnitt im Vergleich zu den zu den Kurven A und B gehörigen Dübeln um den Faktor 5,5 bzw. 3,0 gesteigert wird. Diese Werte können durch Änderung der konstruktiven Vorgaben beeinflußt werden.
  • Natürlich entsprechen Tragverhalten und Tragfähigkeit eines erfindungsgemäßen Dübels bei Belastung auf Zug weitgehend dem eines herkömmlichen Dübels mit einem konstanten, dem Durchmesser des Schaftes 1 entsprechenden Durchmesser. Jedoch sind oftmals die Scherbelastungen ausschlaggebend für die Auslegung der Dübel, so daß eine derartige gesteigerte Bruchverschiebung, das deutlich gesteigerte Arbeitsvermögen und die hohen Bruchlasten in Scherrichtung viel entscheidender sind. Dabei sind vor allem die großen Bruchverschiebungen z.B. bei Anwendung des Traglastverfahrens im Verbundbau von besonderer Bedeutung. Ein weiterer Vorteil des im Schaftbereich verringerten Durchmessers des Dübels gemäß Figur 1 ist die Tatsache, daß dadurch mehr Platz für die Anordnung von Bewehrungsstäben im Beton verbleibt. Dies ist z.B. bei der Verwendung von Ankerplatten, in deren Umgebung erfahrungsgemäß vielfach eine Häufung von Bewehrung notwendig ist, von Bedeutung.

Claims (17)

1. Aufschweißdübel aus Metall für den Stahl/Beton-Verbundbau mit einem Schaft, der ein Aufschweißende zum Aufschweißen auf ein Bauteil aus Stahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) am Aufschweißende (3) einen Abschnitt (2) mit einem gegenüber dem Schaft vergrößerten Querschnitt aufweist.
2. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) und der Abschnitt (2) rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen Achse ausgebildet sind.
3. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) und der Abschnitt (2) die Form eines Prismas aufweisen.
4. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) rotationssymmetrisch und der Abschnitt (2) prismatisch oder der Schaft (1) prismatisch und der Abschnitt (2) rotationssymmetrisch ausgeführt sind.
5. Dübel nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) und/oder der Abschnitt (2) jeweils die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisen.
6. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (2) in Achsrichtung ballig ist.
7. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (2) mit einer stetigen Verjüngung (4) in den Schaft (1) übergeht.
8. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kopfes (5) mindestens so groß wie der Durchmesser des Abschnittes (2) ist.
9. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Abschnitts (2) zwischen 1:2 und 4:2 beträgt.
10. Dübel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge und Durchmesser des Abschnittes (2) zwischen 1:2 und 3:2 beträgt.
11. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Schaftes (1) (ohne Kopf (5) und ohne Abschnitt (2)) etwa 3:1 oder größer ist.
12. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Abschnittes (2) zu dem des Schaftes (1) zwischen etwa 7:6 und 10:6 liegt.
13. Dübel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Abschnittes (2) zu dem des Schaftes (1) etwa 9:6 beträgt.
14. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des Abschnittes (2) zu der des Schaftes (1) (ohne Kopf (5) und ohne Abschnitt (2)) mindestens 1:3 beträgt.
15. Dübel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des Abschnittes (2) zu der des Schaftes (1) (ohne Kopf (5) und ohne Abschnitt (2)) zwischen 1:3 und 1:8 liegt.
16. Dübel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des Abschnittes (2) zu der des Schaftes (1) (ohne Kopf (5) und ohne Abschnitt (2)) zwischen 1:4 und 1:7 liegt.
17. Dübel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt eine abgestufte Querschnittsvergrößerung aufweist.
EP91111260A 1990-07-26 1991-07-06 Stahl-Beton-Verbundbauteil Expired - Lifetime EP0469337B1 (de)

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