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Zur Verbundverankerung von Glasfaserkunststoffbewehrungsstäben in Betonbauteilen unter Kurzzeit- und Langzeitbeanspruchung
Als alternatives Bewehrungsmaterial für Betonbauteile kann eine Faserkunststoffbe-wehrung (FKB), bestehend aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) eingesetzt werden. Im Vergleich zu Stahlbewehrung weist eine FKB verschiedene Vorteile auf. Neben einer geringen Wärmeleitfähigkeit, nicht magnetischen Eigenschaft und einer hohen Zugfes-tigkeit weist FKB eine hohe Beständigkeit gegenüber stahlkorrosionsfördernden Umge-bungsbedingungen auf. Durch die Anwendung von FKB in Betonbauteilen, besteht das Potenzial eine tragfähige und wartungsarme Betonkonstruktion herzustellen. Da noch keine allgemeingültige Bemessungsnorm für FKB existiert, werden faser-kunststoffbewehrte Betonbauteile derzeit nach den für Betonstahl gültigen Normen in Kombination mit den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen bemessen. Infolge der voneinander abweichenden Materialcharakteristiken der Werkstoffe Stahl und FVK, können nicht alle geltenden Bemessungsgleichungen ohne Anpassung angewendet werden. Dies betrifft die Bemessung der Verankerungslänge zur Sicherstellung der Verankerungstragfähigkeit. Der aktuelle Stand der Wissenschaft bezieht sich überwiegend auf das stabspezifische Verbundverhalten von FKB - Stäben unter Kurzzeitbeanspruchung. Erkenntnisse zum Langzeitverbundverhalten und der Verankerungstragfähigkeit eines faserkunststoffbe-wehrten Betonbauteils sind unzureichend vorhanden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Erforschung des Verbundtragverhaltens von FKB - Stäben und die Erarbeitung eines Bemessungskonzepts zur Sicherstellung der Verankerungstragfähigkeit unter Kurz- und Langzeitbeanspruchung. Die Basis hierfür bildet der aktuelle Arbeitsentwurf des Eurocode 2. Die darin aufgeführte Bemessungs-gleichung der Verankerungslänge wird für FKB - Stäbe angepasst und um eine Min-destverankerungslänge zur Sicherstellung einer dauerhaften Verankerungstragfähigkeit sowie eine Mindestbetondeckung zur Vermeidung eines schlagartigen Bauteilversagens erweitert. Zur Erstellung des Bemessungskonzepts werden experimentelle Untersuchungen an faserkunststoffbewehrte Betonbauteile mit Bewehrungsstäben aus glasfaserverstärk-tem Kunststoff (GFK) durchgeführt. Es werden das Verbundverhalten und das Veran-kerungstragverhalten in Abhängigkeit konstruktiver Parameter erforscht. Um den Ein-fluss von Langzeiteinflüssen auf die Verankerungstragfähigkeit zu erforschen, wird ein Versuchsstand konzipiert, mit dessen Hilfe der Einfluss einer langandauernden Belas-tung und einer kombinierten Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Betonalkali-tät auf die Verbundfestigkeit bestimmt wird. Des Weiteren wird ein Versuchskörper entwickelt, welcher ermöglicht die Spannungsverteilung einer Verankerung quantitativ zu erfassen. Hiermit wird die Beanspruchung des Betons entlang der Verankerungslän-ge abgeleitet. Die gesammelten Erkenntnisse münden in einem Modell zur Berechnung des Verbund-spannungsverlaufs, dessen zeitliche Entwicklung sowie der Beanspruchung der Beton-deckung. Anhand dieses Modells werden Bemessungswerte der Verbundfestigkeit stabspezifisch abgeleitet.
Zur Verbundverankerung von Glasfaserkunststoffbewehrungsstäben in Betonbauteilen unter Kurzzeit- und Langzeitbeanspruchung
Als alternatives Bewehrungsmaterial für Betonbauteile kann eine Faserkunststoffbe-wehrung (FKB), bestehend aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) eingesetzt werden. Im Vergleich zu Stahlbewehrung weist eine FKB verschiedene Vorteile auf. Neben einer geringen Wärmeleitfähigkeit, nicht magnetischen Eigenschaft und einer hohen Zugfes-tigkeit weist FKB eine hohe Beständigkeit gegenüber stahlkorrosionsfördernden Umge-bungsbedingungen auf. Durch die Anwendung von FKB in Betonbauteilen, besteht das Potenzial eine tragfähige und wartungsarme Betonkonstruktion herzustellen. Da noch keine allgemeingültige Bemessungsnorm für FKB existiert, werden faser-kunststoffbewehrte Betonbauteile derzeit nach den für Betonstahl gültigen Normen in Kombination mit den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen bemessen. Infolge der voneinander abweichenden Materialcharakteristiken der Werkstoffe Stahl und FVK, können nicht alle geltenden Bemessungsgleichungen ohne Anpassung angewendet werden. Dies betrifft die Bemessung der Verankerungslänge zur Sicherstellung der Verankerungstragfähigkeit. Der aktuelle Stand der Wissenschaft bezieht sich überwiegend auf das stabspezifische Verbundverhalten von FKB - Stäben unter Kurzzeitbeanspruchung. Erkenntnisse zum Langzeitverbundverhalten und der Verankerungstragfähigkeit eines faserkunststoffbe-wehrten Betonbauteils sind unzureichend vorhanden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Erforschung des Verbundtragverhaltens von FKB - Stäben und die Erarbeitung eines Bemessungskonzepts zur Sicherstellung der Verankerungstragfähigkeit unter Kurz- und Langzeitbeanspruchung. Die Basis hierfür bildet der aktuelle Arbeitsentwurf des Eurocode 2. Die darin aufgeführte Bemessungs-gleichung der Verankerungslänge wird für FKB - Stäbe angepasst und um eine Min-destverankerungslänge zur Sicherstellung einer dauerhaften Verankerungstragfähigkeit sowie eine Mindestbetondeckung zur Vermeidung eines schlagartigen Bauteilversagens erweitert. Zur Erstellung des Bemessungskonzepts werden experimentelle Untersuchungen an faserkunststoffbewehrte Betonbauteile mit Bewehrungsstäben aus glasfaserverstärk-tem Kunststoff (GFK) durchgeführt. Es werden das Verbundverhalten und das Veran-kerungstragverhalten in Abhängigkeit konstruktiver Parameter erforscht. Um den Ein-fluss von Langzeiteinflüssen auf die Verankerungstragfähigkeit zu erforschen, wird ein Versuchsstand konzipiert, mit dessen Hilfe der Einfluss einer langandauernden Belas-tung und einer kombinierten Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Betonalkali-tät auf die Verbundfestigkeit bestimmt wird. Des Weiteren wird ein Versuchskörper entwickelt, welcher ermöglicht die Spannungsverteilung einer Verankerung quantitativ zu erfassen. Hiermit wird die Beanspruchung des Betons entlang der Verankerungslän-ge abgeleitet. Die gesammelten Erkenntnisse münden in einem Modell zur Berechnung des Verbund-spannungsverlaufs, dessen zeitliche Entwicklung sowie der Beanspruchung der Beton-deckung. Anhand dieses Modells werden Bemessungswerte der Verbundfestigkeit stabspezifisch abgeleitet.
Zur Verbundverankerung von Glasfaserkunststoffbewehrungsstäben in Betonbauteilen unter Kurzzeit- und Langzeitbeanspruchung
Caspari, Christian (author)
2022
12109 KB , XVIII, 226 pages
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