Entwicklung eines Bemessungsmodells für ein kontinuierliches Verbundmittel im Holz-Beton-Verbundbau mittels numerischer und experimenteller Untersuchungen
von Claudia SeckDie Bedeutung und Nachfrage an der Holz-Beton-Verbundbauweise nimmt
aufgrund einer Vielzahl an Vorteilen gegenüber dem reinen Holzund
Stahlbetonbau immer weiter zu. Die Bemessung von Holz-Beton-
Verbundkonstruktionen ist aktuell nicht normativ geregelt, sondern wird auf
der Grundlage von bauaufsichtlichen Zulassungen und Bauartgenehmigun
gen durchgeführt. Dabei kommen die unterschiedlichsten Typen an Ver
bindungsmitteln zum Einsatz, wie beispielsweise stiftförmige Verbindungs
mittel und Kerven. Kontinuierliche Verbindungsmittel wie die Verbunddü
belleiste im Stahl-Beton-Verbundbau wurden bisher nicht im Holz-Beton-
Verbundbau verwendet. Verbunddübelleisten haben sich als sehr leistungs
fähige Verbundmittel mit einer hohen Tragfähigkeit und einfacher Herstel
lung herausgestellt, deren Bemessung in der AbZ Z-26.4-56 2018 geregelt
ist. Zur Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für ein den Verbunddübel
leisten ähnliches Verbundmittel für den Holz-Beton-Verbundbau sind klassi
scher Weise experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Tragfähig
keit durchzuführen. Neben den oftmals zeitaufwendigen und kostenintensi
ven Versuchen haben viele Untersuchungen an verschiedensten Verbund
mitteln gezeigt, dass sich numerische Untersuchungen in Form von Finite-
Elemente-Modellen dafür eignen das Tragverhalten abzubilden und die erfor
derliche Anzahl an Versuchen zur Abdeckung der verschiedenen Parameter
zu reduzieren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kontinuierliches Verbundmittel für die
Holz-Beton-Verbundbauweise entwickelt und es wurde mittels experimen
teller und numerischer Untersuchungen ein Bemessungskonzept erarbei
tet. Zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens wurden Versu
che unter Längsschub- und Zugbeanspruchung durchgeführt. Anhand dieser
Versuche konnten Finite-Elemente-Modelle kalibriert werden und darauf auf
bauend numerische Untersuchungen zum Tragverhalten unter kombinierter
Zug- und Schubbeanspruchung durchgeführt werden. Da viele numerische
Untersuchungen an Verbundmitteln in der Vergangenheit eine hohe Sen
sibilität bei der Variation der Materialparameter der Betonmodelle gezeigt
haben, wurde eine separate Untersuchung zu den Besonderheiten von Ver
bundmitteln im Beton bei der numerischen Simulation herausgearbeitet und
entsprechende Lösungsansätze gegeben. Auf Grundlage der experimentel
len und numerischen Untersuchungen konnten die für das neue Verbund
mittel spezifischen Tragmechanismen identifiziert, in einem abschließenden
Trägerversuch bestätigt und in ein Bemessungsmodell überführt werden.
Durch den kombinierten Einsatz von experimentellen und numeri
schen Untersuchungen konnte das Tragverhalten des neuen Holz-Beton-
Verbundsystems umfassend beschrieben und ein für die Praxis anwendbares
Bemessungskonzept entwickelt werden. Diese Arbeit soll damit neben dem
Bemessungskonzept einen Beitrag für die Anwendung numerischer Verfah
ren bei der Untersuchung des Tragverhaltens von Verbundmitteln im Beton
leisten.
aufgrund einer Vielzahl an Vorteilen gegenüber dem reinen Holzund
Stahlbetonbau immer weiter zu. Die Bemessung von Holz-Beton-
Verbundkonstruktionen ist aktuell nicht normativ geregelt, sondern wird auf
der Grundlage von bauaufsichtlichen Zulassungen und Bauartgenehmigun
gen durchgeführt. Dabei kommen die unterschiedlichsten Typen an Ver
bindungsmitteln zum Einsatz, wie beispielsweise stiftförmige Verbindungs
mittel und Kerven. Kontinuierliche Verbindungsmittel wie die Verbunddü
belleiste im Stahl-Beton-Verbundbau wurden bisher nicht im Holz-Beton-
Verbundbau verwendet. Verbunddübelleisten haben sich als sehr leistungs
fähige Verbundmittel mit einer hohen Tragfähigkeit und einfacher Herstel
lung herausgestellt, deren Bemessung in der AbZ Z-26.4-56 2018 geregelt
ist. Zur Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für ein den Verbunddübel
leisten ähnliches Verbundmittel für den Holz-Beton-Verbundbau sind klassi
scher Weise experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Tragfähig
keit durchzuführen. Neben den oftmals zeitaufwendigen und kostenintensi
ven Versuchen haben viele Untersuchungen an verschiedensten Verbund
mitteln gezeigt, dass sich numerische Untersuchungen in Form von Finite-
Elemente-Modellen dafür eignen das Tragverhalten abzubilden und die erfor
derliche Anzahl an Versuchen zur Abdeckung der verschiedenen Parameter
zu reduzieren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kontinuierliches Verbundmittel für die
Holz-Beton-Verbundbauweise entwickelt und es wurde mittels experimen
teller und numerischer Untersuchungen ein Bemessungskonzept erarbei
tet. Zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens wurden Versu
che unter Längsschub- und Zugbeanspruchung durchgeführt. Anhand dieser
Versuche konnten Finite-Elemente-Modelle kalibriert werden und darauf auf
bauend numerische Untersuchungen zum Tragverhalten unter kombinierter
Zug- und Schubbeanspruchung durchgeführt werden. Da viele numerische
Untersuchungen an Verbundmitteln in der Vergangenheit eine hohe Sen
sibilität bei der Variation der Materialparameter der Betonmodelle gezeigt
haben, wurde eine separate Untersuchung zu den Besonderheiten von Ver
bundmitteln im Beton bei der numerischen Simulation herausgearbeitet und
entsprechende Lösungsansätze gegeben. Auf Grundlage der experimentel
len und numerischen Untersuchungen konnten die für das neue Verbund
mittel spezifischen Tragmechanismen identifiziert, in einem abschließenden
Trägerversuch bestätigt und in ein Bemessungsmodell überführt werden.
Durch den kombinierten Einsatz von experimentellen und numeri
schen Untersuchungen konnte das Tragverhalten des neuen Holz-Beton-
Verbundsystems umfassend beschrieben und ein für die Praxis anwendbares
Bemessungskonzept entwickelt werden. Diese Arbeit soll damit neben dem
Bemessungskonzept einen Beitrag für die Anwendung numerischer Verfah
ren bei der Untersuchung des Tragverhaltens von Verbundmitteln im Beton
leisten.