Shear buckling behavior of steel-concrete composite plate girders at ambient temperature and in fire

Abstract

Diese Dissertation untersucht das Schubbeulverhalten von Stahl-Beton-Verbundblechträgern bei Raum- und erhöhten Temperaturen mithilfe experimenteller, numerischer und analytischer Methoden. Großversuche zeigen, dass die Verbundwirkung das Nachbeulverhalten verbessert und den Versagenszeitpunkt im Brandfall verzögert. Einflussgrößen wie Stegschlankheit, Plattengeometrie, Gurtsteifigkeit und Temperaturverteilung wurden analysiert. Brandversuche belegen, dass asymmetrische Erwärmung zu frühzeitiger Stegverformung und einem Wechsel von Biege- zu Schubversagen führt. Die Betonplatte trägt unter Brandbedingungen maßgeblich zur Schubtragfähigkeit bei (über 50 %). Numerische Modelle bilden das Zugfeldverhalten und die Verformungsmuster zuverlässig ab. Bestehende Bemessungsansätze unterschätzen die Schubtragfähigkeit im Brandfall und erfordern eine Weiterentwicklung. Die Ergebnisse schaffen eine Grundlage für optimierte Brandschutz- und Bemessungsverfahren.This dissertation investigates the shear buckling behavior of steel-concrete composite plate girders at ambient and elevated temperatures through experimental, numerical, and analytical studies. Large-scale tests revealed that composite action enhances post-buckling resistance and delays failure under fire. Influencing parameters such as web slenderness, panel geometry, flange stiffness, and temperature distribution were analyzed. Fire tests showed that asymmetric heating leads to early web deformation and a shift from flexural to shear failure. The concrete slab contributed significantly to shear resistance, especially under fire, carrying over 50% of the shear force. Numerical models captured the tension field behavior and deformation patterns with good accuracy. Existing design approaches underestimate shear resistance under fire, highlighting the need for improved models. The findings provide a foundation for enhanced design methods and fire safety of composite girders