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Untersuchungen über den Einfluss reduzierter Dübeleinbindelängen auf die Wirksamkeit der Fugenkonstruktion bei Betonstraßen
Abgeschlossene Promotion
Freudenstein, Stephan
Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Arcisstraße 21, 80290 München – 1. Prüfer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. habil. G. Leykauf – 2. Prüfer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. P. Schießl – Prüfungsvorsitzender: Univ.-Prof. Dr.-Ing. F. Valentin – Termin der mündlichen Prüfung: 16. September 2001 – Fahrbahndecken aus Beton werden zur Vermeidung einer wilden Rissbildung infolge von Schwinden und Temperatur durch Fugen in einzelne Platten unterteilt. Dazu werden an der Oberseite der noch jungen Betondecke Kerben eingebracht, die an der gewünschten Stelle zu einer Rissbil-dung des Betons führen. Die Dübel sollen auch bei der im Laufe der Liegedauer einer Betondecke abnehmenden Rissverzahnung noch eine ausreichende Querkraftübertra-gung gewährleisten. Dazu ist eine bestimm-te Lage der Dübel im Beton notwendig. In den ZTV Beton sind zulässige Abweichun-gen in der Höhe, Schräge und senkrecht zur Fuge angegeben. Die zulässigen Toleranzen der Höhenlage und der Schräglage wurden aufgrund früherer Forschungsarbeiten fest-gelegt. Die Auswirkung einer Verschiebung der Dübel senkrecht zur Fuge ist jedoch für den Betonstraßenbau bisher nicht näher untersucht worden. – Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen wurde im Rahmen eines Forschungsauftrages (FE-Nr. 08.150) zunächst eine Literaturrecherche durchgeführt, mit dem Ergebnis, dass Untersuchungen zum Thema Dübellage bei Betondecken bereits seit einigen Jahrzehnten vorliegen. Im Rahmen von theoretischen Untersuchungen wurde anschließend mit der Methode der Finiten Elemente ein FE-Netz erzeugt. – Aufbauend auf der theoretischen Betrachtung und den Versuchen an den Probebalken mit reduzierten Abmessungen wurde ein Versuch im Großprüfstand durchgeführt. Auf einer bestehenden Unterlage, entsprechend einem herkömmlichen Straßenaufbau aus Frostschutzschicht und HGT, wurde unter Zwischenschaltung eines Geotextils eine neue Betondecke mit den Ab-messungen 6,5 m x 3,25 m (Dicke 25 cm) mit verdübelter Querscheinfuge aufgebaut. Um innerhalb einer Versuchsanordnung verschiedene Dübeleinbindelängen untersu-chen zu können, wurde die 3,25 m breite Betonplatte bezüglich der Dübelanordnung in zwei Hälften unterteilt. Es zeigten sich große Unterschiede zwischen den verschiedenen Dübeleinbindelängen in den Relativbewegungen zwischen den beiden Betonplatten links und rechts der Fuge und in den Relativbewegungen zwischen Dübel und Betonoberfläche. Während bei der größeren Dübeleinbindelänge die Relativbewegungen mit steigender Belastungshäufigkeit kaum zunahmen, veränderten sich die Messwerte auf der anderen Seite der Betonplatte mit der kürzeren Dübeleinbindelänge stark. Nach Beendigung des Dauerversuches wurden die Rissflanken der Fugen augen-scheinlich untersucht. Am Beton waren keine Schäden aufgetreten, welche durch die millionenfache "Überrollung" der Fugenkonstruktion entstanden sind. Dies ist umso erstaunlicher, als die tatsächlich vorhandene Dübeleinbindelänge auf der einen Betonplattenhälfte im Mittel bei 30 mm lag und einzelne Dübel sogar nur 20 mm einbanden. Dem ist allerdings entgegen zu halten, dass die Versuche ohne Einwirkung von Witterungseinflüssen und ohne Vorhandensein von Wasser in den Fugen erfolgt sind. Auch horizontale Fugenbewegungen aus temperaturbedingten Plattenbewegungen wurden im Großversuch nicht simuliert, wodurch die Dauerhaftigkeit der Fugenkonstruktion negativ beeinflusst werden kann. – Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Untersuchungen erscheint die Überlegung gerechtfertigt, die zulässige Abweichung der Dübellage senkrecht zur Fuge auf ±75 mm zu erhöhen, entsprechend einer Mindesteinbindelänge von theoretisch 175 mm. Auch bei einem über den Restquerschnitt der Betondecke freien Rissverlauf, der zwar durch den Kerbschnitt gesteuert wird, im unteren, nicht geschnittenen Bereich der Betondecke aber immer noch um einige Zentimeter verspringen kann, ist damit noch ein ausreichendes Mindestmaß an Dübeleinbindelänge vorhanden, wenn man berücksichtigt, dass evtl. zusätzlich ungünstige Einflüsse beim Einrütteln der Dübel zu einer Qualitätsreduzierung des Betons in den Rüttelnarben führen können. – Kontakt: Dr.-Ing. Stephan Freudenstein – Tel.: 089/28922823 – E-Mail: stephan.freudenstein@bv.tu-muenchen.de –
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beton 9/2002 ab Seite 430
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