Shear capacity of steel-concrete composite bridge girders: investigating the concrete contribution
Autor: Philipp Scholtes
Sprache: Englisch
Kurzfassung
Der Beitrag des Betons zur Schubtragfähigkeit von Verbundträgern wird in den Bemessungs-vorschriften vernachlässigt, obwohl ein erheblicher Beitrag in mehreren Versuchen festgestellt wurde. Aktuelle Ansätze, die den Beitrag des Betons berücksichtigen, basieren typischerweise auf empirischen Messungen oder berücksichtigen keine Interaktion von Schub- und Biegeeinwirkung auf die Betonplatte. Ziel dieser Studie ist es, die Grundlagen für einen Bottom-up-Ansatz zu schaffen, um die grundlegenden Mechanismen hinter dem Problem zu verstehen und Schlussfolgerungen zu seiner Anwendbarkeit und seinem Verhalten in Verbund-Brückenträgern mithilfe einer FEM Studie zu ziehen.
Die folgende von Dr. A. Giraldo Soto vorgeschlagene Formulierung für die maximal zulässige vertikale Schubspannung als Funktion der Hauptdruckspannung im Beton wurde so angepasst, dass Druckentfestigungseffekte berücksichtigt werden. Diese Formulierung ist eine erste Annäherung an den Mohr‘schen Spannungskreis unter Berücksichtigung der Zugfestigkeit des Betons1 und wurde als Versagenskriterium in einer linear-elastischen Finite-Elemente-Studie eines Vier-Punkt-Biegeversuchs mit einer starren Stahl-Beton-Verbindung verwendet.
Die Entwicklung der Schubkräfte innerhalb des Stahls und des Betons für eine linear ansteigende Last wurde analysiert und es wurde festgestellt, dass ein beträchtlicher Beitrag des Betons erst dann erreicht wird, wenn der Stahlträger seine Schubkapazität erreicht hat. Ein linear-elastischer analytischer Ausdruck für die wirksame Schubbreite wurde abgeleitet; dieser war jedoch nicht mehr anwendbar nachdem das linear-elastische Verhalten des Verbundträgers beeinträchtigt wurde. Die maximale effektive Schubbreite der Betonplatte wurde bei der Tragfähigkeit des Verbundträgers zwischen 25 % und 34 % der Betonplattenbreite festgestellt.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Beitrag des Betons vom Verhältnis der Trägheitsmomente des Beton- und des Stahlquerschnitts einer der Parameter ist, die einen erheblichen Einfluss auf den Betonbeitrag haben. Jedoch wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht analytisch untersucht, welche Typologien am meisten vom Betonbeitrag profitieren können. Darüber hinaus sollte der Einfluss der Stahl-Beton-Verbindung in weiteren Studien berücksichtigt werden, da andere Forscher dies als einen bestimmenden Aspekt des Betonbeitrags zur Schubtragfähigkeit in Verbundträgern identifiziert haben.
