Verbunddübelsysteme unter dauerhafter Lasteinwirkung

Abstract

Die vorliegende Arbeit ist das Ergebnis eines Forschungsvorhabens zur Bestimmung des Tragverhaltens von Verbunddübelsystemen unter dauerhafter Lasteinwirkung am Institut für Werkstoffe im Bauwesen (IWB) der Universität Stuttgart. Das Forschungsvorhaben gliedert sich in zwei aufeinanderfolgende Teile. Das Ziel des ersten Teils bestand darin, ein Prüfverfahren zu entwickeln und zu validieren, das innerhalb praxistauglicher Prüfzeiten eine sichere Einschätzung der Dauerhaftigkeit von Verbunddübelsystemen unter dauerhafter Lasteinwirkung ermöglichen kann. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren gewählt, das u.a. im Rahmen der Dauerhaftigkeitsuntersuchung von mit Innendruck beaufschlagten Kunststoffrohren nach DIN EN ISO 1167 in Kombination mit DIN EN ISO 9080 Anwendung findet. Diesem Ansatz folgend wurden handelsübliche Verbunddübelsysteme untersucht. Hierzu wurden die Dübel mit unterschiedlich hohen zentrischen Zuglasten belastet, ausgehend von Lastniveaus nahe der jeweiligen Kurzzeitfestigkeit, und die Dübelverschiebungen sowie die Zeitdauern bis zum Versagen aufgezeichnet. Im Anschluss wurde überprüft, ob das so ermittelte Standzeitverhalten mittels eines geeigneten Extrapolationsansatzes bis zur geforderten Lebensdauer der Systeme vorhergesagt, und damit eine Aussage zur Dauerhaftigkeit der Systeme unter dauerhafter Lasteinwirkung getroffen werden kann. Die wichtigste Erkenntnis dieser Untersuchungen ist, dass das Standzeitverhalten sämtlicher untersuchter Dübelsysteme, innerhalb des betrachteten Lastbereichs zwischen 0 kN und der individuellen Kurzzeitfestigkeit, auf mindestens einem Lastniveau unstetig ist. Dies hat zur Folge, dass bei keinem dieser Systeme eine sinnvolle Extrapolation des Standzeitverhaltens durchgeführt werden kann. Zudem müssen sämtliche Systeme bereits ab ca. 50% ihrer Kurzzeitfestigkeit, unter dem Aspekt der Dauerhaftigkeit unter dauerhafter Lasteinwirkung, als versagt gelten. Zur Überprüfung dieses Sachverhaltes wurden im zweiten Teil des Forschungsvorhabens Dauerlastuntersuchungen mit einem epoxidharzbasierten Verbunddübelsystem unter verschiedenen Randbedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Erkenntnisse aus den vorangegangenen Untersuchungen. Sie zeigen zudem auf, dass im Rahmen von Zulassungsprüfungen für die Dauerhaftigkeitsbeurteilung von Verbunddübelsystemen unter dauerhafter Lasteinwirkung künftig zusätzliche Prüfmethoden und Prüfparameter zu berücksichtigen sind.

The presented work is the result of a research project, the aim of which was to determine the load-bearing behavior of bonded anchor systems under sustained axial tensile loads at the Institute of Construction Materials (IWB), University of Stuttgart. The research project was divided into two consecutive parts. The aim of the first part was to develop and to validate a test procedure that enables a reliable, direct determination of the durability of bonded anchor systems under sustained loads within practicable test durations. For this purpose, a test method was chosen, whose principle is commonly used for the durability testing of plastic pipes subjected to constant internal pressure (e.g. according to DIN EN ISO 1167 in conjunction with DIN EN ISO 9080). Using this testing approach, commercially available bonded anchor systems were tested in a similar way. The anchors were loaded with different levels of high axial tensile loads, starting with load levels close to the individual short-term strength of the systems. The anchor displacements and times-to-failure were recorded. It was then examined whether an extrapolation method could be successfully used to predict the time-to-failure behavior up to the envisaged service lifetime. The most important finding was that the time-to-failure behavior of all tested bonded anchor systems are discontinuous, at least at one point of the load range between 0 kN and the individual short-term-strength. As a consequence, no meaningful extrapolation up to the intended service lifetime could be performed for any of the tested anchor systems. In addition, already at a maximum of approximately 50 % of the individual short-term strength Nu,m all systems must be considered as failed under the aspect of durability under sustained loads. The aim of the second part of the research project was to examine these issues. The focus was on various influences on the long-term behavior of an epoxy resin-based bonded anchor system under sustained loads. The results of these investigations confirmed the previous findings. They also showed that additional test methods and test parameters must be taken into account in future tests of bonded anchor systems.