Modellierung des Langzeit-Tragverhaltens von Verbunddübeln

Dipl.-Ing. Thomas Kränkel
Förderer: fischerwerke GmbH, HILTI AG

In einem Vorgängerprojekt wurden bereits Modelle zur Beschreibung des Kurzzeittragverhaltens von Klebeankersystemen entwickelt. Diese sind in der Lage, das Last-Verschiebungsverhalten von Klebeankern bis zum Erreichen der Maximallast im Aus-zugversuch abzubilden.
In dem aktuellen Projekt sollen diese Modelle präzisiert und erweitert werden, um auch das Nachbruchverhalten abbilden zu können. Dadurch soll es ermöglicht werden, alle Teilbereiche der Auszugversuche exakt abzubilden und so ein ganzheitliches Modell zur Beschreibung des Kurzzeittragverhaltens der Klebeankersysteme, sowohl für den Bereich der praktischen Nutzlasten als auch für den schädigungsrelevanten Bereich zu definieren.
Durch das Einbeziehen von Zusammenhängen zwi-schen den idealen Modellkonstanten (z.B. Federkonstanten) und den realen, an den Werkstoffen bestimmbaren Kenngrößen (z.B. E-Moduln) soll so ein Tragmodell entwickelt werden, welches die Vorhersage des Last-Verschiebungsverlaufes der Klebeanker im Kurzzeitversuch ermöglicht, wenn neben den geometrischen Randbedingungen der Klebeanker und den aufgebrachten Lasten nur diese einfach zu bestimmenden Materialkenngrößen bekannt sind.
Das entwickelte rheologische Modell zur Beschrei-bung des Kurzzeittagverhaltens der Klebeanker soll in den zweiten Teil des Projektes einfließen und dort als Grundlage zur Beschreibung des Langzeittragverhaltens im Dauerstandversuch dienen.
Der zweite Teil des Projektes befasst sich mit dem Langzeittragverhalten von Klebeankern. Dabei soll das Deformationsverhalten von Klebeankern unter Dauerlast beschrieben werden, wenn einzig die Lasthöhe, die geometrischen Randbedingungen (z.B. Ankerdurchmesser und Einbindelänge) und einige einfache Materialkennwerte (z.B. E-Moduln der verwendeten Materialien) bekannt sind. Es soll die Möglichkeit geboten werden, durch Versuche mit einer ökonomisch sinnvollen Zeitdauer eine Datenbasis zu schaffen, anhand derer das Langzeittragverhalten vorausgesagt werden kann. Dabei ist angestrebt, ein Modell zu entwickeln, welches flexibel auf variierende Randbedingungen (z. B. Höhe der Dauerstandlast, unterschiedliche Temperaturniveaus) reagiert und das Deformationsverhalten dementsprechend korrekt verifiziert.
Ein weiterer Fokus des Projektes soll auf dem Einfluss der Versuchstemperatur auf das zeitliche Verschiebungsverhalten von Klebeankern liegen. Durch das Erkennen systematischer Zusammenhänge zwischen der Temperatur und dem Verschiebungsverhalten der Klebeankermörtel soll eine Möglichkeit geschaffen werden, den für eine sichere Voraussage der Verschiebungen möglichen zeitlichen Explorationsbereich zu erhöhen. Exemplarisch soll dies an Versuchsdaten validiert werden.
Ziel des Projektes ist es, ein allgemeingültiges Konzept zur Bestimmung der Dauerstandfestigkeit von Klebeankern zu erarbeiten. Dabei soll neben den zu entwickelnden wissenschaftlichen Modellen auch ein Versuchsprogramm mit entsprechenden Versuchskriterien konzipiert werden, um so eine mögliche Vorgehensweise zur Bestimmung des Dauerstandverhaltens von Klebeankersystemen empfehlen zu können. Ziel des Projektes ist es zudem, Vorschläge zur Integration dieser neu entwickelten Daustandsfestigkeitsermittlung in das derzeitige Bemessungskonzept für Klebeanker zu machen.