Tragverhalten spezieller Verbundelemente fuer Holz-Beton-Verbundstrassenbruecken unter zyklischer Beanspruchung - ein Vorschlag fuer den Ermuedungsnachweis / Load bearing behavior of special connectors used for timber-concrete composite road bridges under cyclic loading - proposal for the fatigue verification

Es werden juengste Forschungsergebnisse zum holzseitigen Ermuedungstragverhalten spezieller, fuer Holz-Beton-Verbundstrassenbruecken entwickelter Verbundelemente sowie ein darauf basierendes und fuer die praktische Anwendung geeignetes Bemessungskonzept vorgestellt. Als Grundlage hierfuer dienen die an der Professur Holz- und Mauerwerksbau der Bauhaus-Universitaet Weimar unter oft wiederholten Schwellbeanspruchungen durchgefuehrten umfangreichen Bauteilversuche an den als "Duebelleiste" bezeichneten Verbundelementen. Neben der konventionellen Ausbildung dieses Verbundelementes, bei der die holzseitige Kraftuebertragung ueber direkten Holz-Stahl-Kontakt erfolgt, wurde ergaenzend ein neuartiges modifiziertes Kontaktfugendesign untersucht. Diese weiterentwickelte Fugenkonfiguration ist durch die Anordnung eines hochdruckfesten Polymerbetonstreifens im unmittelbaren Lastuebertragungsbereich charakterisiert, welcher insbesondere den Ausgleich geringster Herstellungstoleranzen ermoeglicht, sodass das Verbundelement Duebelleiste stets passgenau in die gefraeste Kerve des Holztraegers eingebaut werden kann. Infolge dieser Passgenauigkeit und der damit verbundenen vollstaendigen Eliminierung des Anfangsschlupfs zwischen Duebelleiste und Holz kann eine hohe Verbundelementsteifigkeit sowie eine gleichmaessige Lastverteilung in der Holzkontaktfuge erzielt werden. In Anlehnung an die aus dem Stahlbau bekannten "Woehlerlinien" konnten als Hauptresultat der Untersuchungen fuer beide Scherfugenausbildungen auf den experimentellen Ergebnissen basierende so genannte Ermuedungskennlinien bestimmt werden. Mittels dieser Kennlinien kann das in der aktuellen Holzbrueckennorm vorgesehene vereinfachte Ermuedungsnachweiskonzept fuer beide Fugenausbildungen angewendet werden. Darueber hinaus werden im Hinblick auf eine effektivere Bemessung der untersuchten Verbundfugenkonfigurationen spezifische Ermuedungsbeiwerte vorgeschlagen. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: This article deals with the fatigue behavior of the timber part of a connector type, which can be used for timber-concrete composite road bridges. For the investigation of the fatigue behavior of the so called stud connector extensive experimental tests - primarily under cyclic loading - were accomplished at the Bauhaus University Weimar. Based on these tests a suitable design concept for the appliance in practice is presented. Beside the conventional design of the shear joint also a new modified configuration was analyzed, which is characterized by a layer consisting of polymer concrete in the load bearing area. The use of polymer concrete equalizes all tolerances due to manufacturing so that the stud connector can be accurately fitted into the notch in the timber girder. Consequently the initial slip between stud connector and timber can be eliminated, which leads to a very high stiffness of the joint and a consistent load distribution in the contact area. According to the well-known S-N-lines from structural steel engineering characteristic fatigue lines for both designs of the joint were elaborated based on the experimental tests. These characteristic lines show that the concept of the simplified fatigue verification according to the code for timber bridges is applicable for both designs of the joint with the stud connector. Especially for the investigated designs fatigue coefficients are suggested for a more efficient structural design. (A)