During a fire, the elevated temperatures can create high forces within the steel section and the concrete chord of a composite beam. These forces are generally transferred by ductile shear connectors, which have a limited deformation capacity. While a reduced degree of shear connection is widely used for design at ambient conditions, designing for structural fire design requires a higher calculatory effort. This thesis aims to provide two sets of rules for the safe application of a reduced degree of shear connection at elevated temperatures. One set of rules aims to limit the maximum slip of a composite beam in a fire situation. The second set provides rules for the calculation of the bending moment capacity at elevated temperatures. To investigate the slip in the composite joint, four large scale experiments, parametric studies with finite element models, and analytic studies were conducted. Each large scale experiment consisted of two 9 m composite beams. With these experiments different combinations of steel sections, steel grade, fire load, and degree of shear connection where tested. For the parametric studies, detailed solid finite element models were developed using the finite element program Abaqus. These models were validated with the results of the experiments and literature. The analytic studies model the slip of a composite beam in fire and provide a linearised description of the interface slip for the first minutes in the fire. The analytic model is used to describe various influences on the slip in a fire situation. The results of the thesis identified three dominant effects elevated temperatures have on the slip: Slip due to thermal elongation of the steel section, slip due to thermal curvature of the composite beam, and slip due to bending with decreasing stiffness at elevated temperatures. Some of the most influential parameters on the slip between the steel and concrete sections are the stiffness of the composite joint, the degree of shear connection, and the relation between the tensile capacity of the concrete chord and the shear capacity of the concrete joint. The entire list of the most influential parameters is included, along with evaluations of each. A description of the rising degree of shear connection at elevated temperatures is presented. Finally, practice oriented design rules and limits are given for the safe use of the partial connection theory for composite beams in fire.     «

During a fire, the elevated temperatures can create high forces within the steel section and the concrete chord of a composite beam. These forces are generally transferred by ductile shear connectors, which have a limited deformation capacity. While a reduced degree of shear connection is widely used for design at ambient conditions, designing for structural fire design requires a higher calculatory effort. This thesis aims to provide two sets of rules for the safe application of a reduced d...     »

Im Brandfall können in dem Stahlträger und dem Betongurt eines Verbundträgers hohe Kräfte entstehen. In der Regel werden diese Kräfte über duktile Verbundmittel mit einer begrenzen Verformungskapazität übertragen. Bei Normaltemperatur wird aufgrund der niedrigeren Kosten häufig eine reduzierte Verdübelung angewendet, dies ist im Brandfall teilweise nur mit hohem Aufwand möglich. In dieser Arbeit werden Regeln für die sichere Anwendung der Teilverbundtheorie im Brandfall aufgestellt. Ein Teil der Regeln dient der Begrenzung der maximalen Verformungen der Verbundfuge im Brandfall. Der zweite Teil der Regeln dient der Berechung der Biegemomententragfähigkeit im Brandfall. Zur Untersuchung des Schlupfverhaltens wurden Großbrandversuche, Parameterstudien sowie analytische Berechnungen durchgeführt. Die vier Großbrandversuche bestanden jeweils aus zwei 9 m langen Verbundträgern. In den Versuchen wurde verschiedene Kombinationen aus Stahlträger, Stahlgüte, Brandlast und Verdübelungsgrad getest. Mit Hilfe des Finite-Elemente-Programms Abaqus wurden detaillierte Volumenmodelle erstellt und mit den Ergebnissen der Brandversuche sowie mit Ergebnissen aus der Literatur validiert. Das analytische Modell liefert eine linearisierte Beschreibung des Schlupfs in den ersten Minuten der Brandbelastung. Mit diesem Modell wird der Einfluss verschiedener Faktoren auf den Schlupf im Brandfall quantifiziert. Drei maßgebende Effekte auf den Schlupf werden beschrieben: Schlupf aufgrund der Temperaturdehnung des Stahlträgers, Schlupf augrund der Krümmung des Verbundträgers und Schlupf aufgrund reduzierter Steifigkeit bei hohen Temperaturen. Die maßgebenden Einflussfaktoren auf den maximalen Schlupf in der Verbundfuge werden genannt und bewertet. Hierzu gehören die Steifigkeit der Verbundfuge, der Verdübelungsgrad des Verbundträgers sowie das Verhältnis zwischen der Betonzugfestigkeit und der Schubtragfähigkeit der Verbundfuge. Der Anstieg des Verdübelungsgrades im Brandfall wird beschrieben. Zum Abschluss werden praxisorientierte Bemessungsgleichungen sowie Grenzen zur sicheren Anwendung der Teilverbundtheorie bei Verbundträgern im Brandfall angegeben.      «

Im Brandfall können in dem Stahlträger und dem Betongurt eines Verbundträgers hohe Kräfte entstehen. In der Regel werden diese Kräfte über duktile Verbundmittel mit einer begrenzen Verformungskapazität übertragen. Bei Normaltemperatur wird aufgrund der niedrigeren Kosten häufig eine reduzierte Verdübelung angewendet, dies ist im Brandfall teilweise nur mit hohem Aufwand möglich. In dieser Arbeit werden Regeln für die sichere Anwendung der Teilverbundtheorie im Brandfall aufgestellt. Ein Te...     »