Modellierung des Einflusses der Temperatur auf das Tragverhalten von Verbunddübeln unter dauerhafter Lasteinwirkung

Dipl.-Ing. Thomas Kränkel
Förderer: Hilti AG / fischerwerke GmbH

Ziel des nun abgeschlossenen Vorhabens war es, den Einfluss der Temperatur auf das Dauerstandverhalten von Verbunddübeln zu quantifizieren und diesen Temperatureinfluss in ein, in Vorgängerprojekten entwickeltes, modifiziertes Burgers-Modell zur Lebensdauerprognose von Verbunddübeln zu integrieren.

Zur Quantifizierung des Temperatureinflusses auf das Tragverhalten der Verbunddübel unter dauerhafter Lasteinwirkung wurden Dauerstandversuche bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Zum Einsatz kamen dabei zwei kommerziell erhältliche Produkte, die für die derzeit in der Baupraxis eingesetzten Verbunddübel charakteristisch sind. Die Temperaturen entsprachen den lt. Produktzulassung maximalen Temperaturen für eine Langzeitbeanspruchung. Es wurden Versuche auf verschiedenen Belastungsniveaus durchgeführt, um gezielt ein Versagen der Verbunddübel nach unterschiedlichen Belastungsdauern herbeizuführen. Diese Versuche waren notwendig, um eine ausreichend große Datenbasis zum Abgleich der mit dem rheologischen Modell prognostizierten Versagenszeitpunkte mit dem realen Versagensverhalten unter Dauerlast zu erhalten.

Die Eingangsparameter für das modifizierte Burgers-Modell werden in drei Versuchen am Verbunddübel selbst bestimmt. Diese Versuche sind a) zentrische Zugversuche, b) Kurzzeit-Kriechversuche und c) Degradationsversuche. Während die Zugversuche die Berechnung einer lastvarianten Verbundsteifigkeit und die Kurzzeit-Kriechversuche die Berechnung einer zeitvarianten Viskosität der Verbunddübel ermöglichen, dienen die Degradationsversuche zur Bestimmung der materialdegradationsbedingten Verringerung der Verbundsteifigkeit. Voruntersuchungen ergaben, dass für erhöhte Temperaturen insbesondere der Degradationsversuch angepasst werden muss, um die temperatur-bedingt gesteigerte Materialdegradation der Verbunddübel exakt zu erfassen. Dies war ein Hauptbestandteil des nun abgeschlossenen Projektes. Durch eine Anpassung des Versuchsablaufs des Degradationsversuchs konnte eine signifikante Steigerung der Exaktheit der Prognose des Dauerstandverhaltens erreicht werden.