Tragfähigkeit von schlanken Druckgliedern aus Beton und Mauerwerk

Bearing capacity of slender compression members in concrete and masonry. Theoretical analysis about the bearing capacity of slender structural members use for the derivation of the bearing capacity reduction factors differential equation or numerical analysis. The analytical formulation by Hansen [4] delivers with similar assumptions as by Haller [2] a design concept with direct derivation of the eccentricity‐curvature relation and the bearing capacity for linear and non‐linear stress distribution in the section. In this paper the bearing capacity with rectangular stress distribution in the section has been derived in similar way. Using the limit term it's able to differ between cracked and uncracked sections. Another limit term defines, whether the section is in the buckling or the compression area. Depending on state and area the bearing capacity can be calculated directly. On the compressed side of the section it can lead to material softening. The stress decrees at the edge enlarge the curvature of the column and reduce bearing capacity.     

Versuche zur Tragfähigkeit von Ankerplatten mit einbetonierten Kopfbolzendübeln in schmalen Stahlbetonstützen

Müssen große Lasten von Stahl‐ in Betonbauteile eingebracht werden, sind Ankerplattendetails mit aufgeschweißten Kopfbolzendübeln oft praktikable Lösungen. Dies gilt auch für die Befestigung von Stahlträgern an Stützen aus Stahlbeton. Hier können die Ankerplatten z. B. bauseits an der Schalung befestigt und mit dem Ortbeton einbetoniert werden. Die Dimensionierung dieser Einbauteile kann, wie auch die Berechnung von nachträglich installierten Befestigungsmitteln, derzeit nach Europäischen Technischen Zulassungen (ETA) erfolgen. Im Unterschied zu nachträglich installierten Befestigungen ist für die Ankerplatte mit einbetonierten Kopfbolzendübeln eine rechnerische Nutzung der Tragfähigkeit der Bewehrung möglich. Allerdings führen die diesbezüglichen Regelungen – im Vergleich zu den in den Versuchen ermittelten Tragfähigkeiten – rechnerisch zu stark eingeschränkten Tragfähigkeiten. Dies beruht einerseits auf der Reduktion der Tragfähigkeit wegen geringer Randabstände und andererseits auf der stark eingeschränkten Nutzbarkeit der Bewehrung. Im folgenden Beitrag werden Versuchsergebnisse vorgestellt, welche den Einfluss der Betondruckfestigkeit, der Verankerungslänge, der Lastexzentrizität sowie der Bewehrungsmenge und ‐position auf das Versagensgeschehen und die Tragfähigkeit zeigen. Results of Experimental Investigations on the Load‐Bearing Capacity of Steel Anchor Plates with in Concrete Encased Headed Studs in Reinforced Narrow Concrete Columns Anchor plates with welded shear studs are often used to transfer high loads from steel to reinforced concrete elements. This is for example the case for the fixation of steel beams to reinforced concrete columns. The anchor plates are fixed on site on the formwork and cast in‐place in the concrete. The design is calculated according to European Technical Approvals like the design of post‐installed anchors. In contrast to post‐installed fastenings, the utilisation of the reinforcement of in concrete encased headed studs is theoretically possible. But the regulations of the ETAs lead to great reductions in the analysed load‐bearing capacities compared to the capacities, obtained in tests. These tests have been conducted to investigate the load bearing behaviour and failure modes of anchor plates, especially in narrow reinforced concrete columns. In the following article the results of the experimental investigations are presented, which show the influence of concrete compression strength, shear stud length, load eccentricity as well as amount and position of reinforcement.     

Zur Tragfähigkeit unbewehrter Betonwände

Load Bearing Capacity of Non‐Reinforced Concrete Walls The simplified approach for the design of compression members made of non‐reinforced concrete according to DIN 1045‐1 leads to large cross sections for slender walls with eccentric loading. Based on the principles of DIN 1045‐1 a design method is deduced in this article. The use of this method allows a simple, standardised and economic design of non‐reinforced compression members. A further increase in load bearing capacity can be achieved by taking into account the concrete tensile strength.     

Zur Tragfähigkeit von druck‐ und biegebeanspruchten C‐Profilen aus Stahl

Die Regelungen und Nachweiskonzepte in den Stahlbaunormen DIN 18800 und Eurocode 3 zur Stab‐ und Gesamtstabilität von Bauteilen unter Normalspannungen sind weitestgehend durch Untersuchungen an I‐ und Kastenprofilen hergeleitet und verifiziert worden. Eine Übertragung und Überprüfung für davon abweichende Profilformen, im Speziellen für die hier behandelten C‐Profile, existiert nicht. Es wird ein geschlossenes, durchgängiges Bemessungskonzept vorgestellt, das es erlaubt, das Tragverhalten von Bauteilen mit C‐förmigem Querschnitt ohne längsaussteifende Querschnittselemente unter Druck‐ und/oder Biegebeanspruchung wirklichkeitsnah zu beschreiben und rechnerisch zu erfassen. Dabei wird den möglichen Stabilitätsproblemen – das heißt lokalem Plattenbeulen, globaler Stabstabilität und dem Zusammenspiel beider einzelnen Stabilitätsprobleme – besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Ultimate loads of steel channel sections in compression and bending. Especially for members susceptible to global buckling or coupled instabilities the design rules in the relevant codes DIN 18800 and Eurocode 3 have been developed for and verified by research on I‐shaped or hollow sections. For deviant shapes, particularly the regarded channel sections, a transfer or verification of these design concepts does not exist. A comprehensive design method is presented, allowing to describe the load‐carrying behavior of channel‐shaped members without longitudinal stiffeners in compression and/or bending realistically. Special attention has been paid to the regards of stability problems, i.e. local and global buckling as well as a combination of both, the so‐called coupled instability.     

Zur plastischen Tragfähigkeit von Straßenbrücken in Verbundbauweise mit längsausgesteiften Stegen

Mit der Einführung der Eurocodes ist nunmehr auch bei Verbundbrücken eine gewisse Ausnutzung plastischer Querschnittstragfähigkeiten sowie plastischer Systemreserven bei mehrfeldrigen Tragwerken möglich. Dies erlaubt eine höhere Wirtschaftlichkeit gegenüber der bisher üblichen weitgehend elastischen Auslegung. Insbesondere bei bestehenden Brückentragwerken könnte damit bei Ansatz der aktuellen höheren Verkehrslasten nach Eurocode oder aber bei Brückenverbreiterungen mitunter eine aufwändige Tragwerksverstärkung entfallen oder zumindest reduziert werden. Während bei Brücken mit kürzerer Stützweite und damit meist kompakten Querschnitten die plastischen Tragreserven gut einschätzbar sind, wird in diesem Beitrag der Fokus auf mehrfeldrige Brücken mit größerer Stützweite gelegt, deren Querschnitte zusätzliche Längssteifen aufweisen und damit – unter Voraussetzung elastischer Spannungsverteilung – beulgefährdet sind. Zuerst wird die alleinige Querschnittstragfähigkeit betrachtet. Dies erfolgt unter Voraussetzung hoher Beanspruchungsanteile vor Verbund, wie sie infolge der üblichen Montage ohne Rüstung und Hilfsjoche vielfach vorliegt. Nachfolgend wird auf die Auswirkungen bei Ausnutzung der plastischen Querschnittstragfähigkeit eingegangen, welche sich in Form der Umlagerung der elastisch ermittelten Schnittkräfte bei Durchlaufträgern ergeben. Aus den Berechnungsergebnissen für ein genauer untersuchtes, bestehendes Verbundtragwerk sind gewisse Einschränkungen bei der Ausnutzung der plastischen Querschnittstragfähigkeit erkennbar. Weiterhin werden mitunter zusätzliche, über die elastische Schnittkraftberechnung hinausgehende Berechnungsschritte erforderlich. Die diesbezüglichen Hinweise für eine praktische Vorgehensweise werden dargestellt. Plastic load bearing capacity of composite highway bridges with stiffened webs. The introduction of the Eurocodes made plastic design criteria available also for composite bridges, leading to more economical solutions compared with the previously elastic design rules. Particularly for old bridges with higher actual traffic loads, strengthening should therefore be avoidable or at least be necessary to a minor extent. For bridges with smaller spans and compact cross sections, the plastic load bearing capacity is clearly identified. In this paper the focus is placed on longer bridges with higher, stiffened girders, susceptible to local buckling. In a first step, the cross section capacity in bending is studied as an isolated case, based on high preloads acting on the steel girder only, due to the common assembling procedure without framework. In a second step, the effects on the whole structure are studied, because utilising the plastic section capacity leads to a redistribution of internal forces. Based on the comprehensive study of an old, actual strengthened composite bridge, some limitations for plastic design are noticed. Moreover, plastic design sometimes needs additional global analysis. Details of practical recommendations are given.     

Tragfähigkeit von Spannbeton‐Fertigdecken auf biegeweichen Auflagern

Load bearing Capacity of Prestressed Hollow Core Slabs on Flexible Support Precast prestressed concrete hollow core slabs, the design and application of which are regulated in Germany by a general technical approval, are produced in production lines with a length of approximately 100 meters. In the longitudinal direction they are reinforced with tendons, in the transverse direction no vertical or horizontal reinforcement is arranged. If the width of the slabs is limited to 1.20 meters no transverse reinforcement is required. While the transverse load distribution is guidelined in the approval, the shear resistance of flexible supported slabs in connexion with a possible crack initiation due to the forced displacements is not regulated until now. In order to determine the actual failure mechanisms and the influence on the bearing capacity, a full scale test was carried out at the Kaiserslautern University of Technology by the Institute of Concrete Structures and Structural Design.     

Tragfähigkeit von Winkelprofilen bei Druckbeanspruchung und realen Lagerungsbedingungen

Load bearing capacity of angle profiles under compression with realistic boundary conditions. In this paper the compression capacities of tests in literature are compared with results of a numerical study considering realistic boundary conditions. The main focus is on compression members with bolted connections on both ends. The presented compression capacities are also compared with design rules of different codes for transmission towers and steel structures (buildings). At the end of the article, an example shows the suggested design procedure in practice.     

Die Tragfähigkeit verleimter Brettschichtholzbinder in Abhängigkeit von der Temperatureinwirkung

Load‐carrying capacity of glued laminated wood girders under temperature influence. For a building project, a load carrying structure for the glass façade consisting of glued laminated wood was chosen. As it could not be excluded that the temperature of the wood under solar radiation might reach up to 60 °C, the temperature influence on the load carrying capacity of the glued laminated wood had to be investigated. Samples were taken from the wooden structure and tested at the iBMB (Institute for Building Materials, Concrete Construction and Fire Protection) under temperature variation according to DIN 52186. No reduction in the load carrying capacity was observed for temperatures up to 30 °C. For a higher temperature of 80 °C a reduction of the load carrying capacity of 70% was observed. The fracture was induced by the failure of a glued joint.