SFB 528-B5: Verbundtragver­halten + SFB 528-B1: Tragverhalten von TRC

Projektdaten

Kurzbeschreibung

Die Untersuchungen im Teilprojekt B5 umfassen schwerpunktmäßig die experimentelle Analyse des Verbundverhaltens zwischen Bewehrungstextil und Feinbetonmatrix sowie die Klärung technisch relevanter konstruktiver Bewehrungsdetails. Hauptziel ist das Finden ingenieurmäßiger Berechnungsmodelle für erforderliche Verankerungs- bzw. Übergreifungslängen. Hierzu wurde eine spezieller wurde ein Versuchsaufbau für Textilauszugsversuche mit kurzen Einbindelängen entwickelt. Anhand der dort bestimmten Kraft-Rissöffnungs-Beziehungen erfolgte eine analytische Modellierung der Verbundspannungs-Schlupf-Beziehungen. Mit Hilfe eines separaten Modells kann hieraus die zur Verankerung einer entsprechenden Kraft erforderliche Verankerungslänge der textilen Bewehrung berechnet werden. Unabhängige experimentelle Versuche zur Bestimmung der Verankerungslängen haben eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus den analytischen Modellierungen gezeigt und beweisen damit die Gültigkeit der getroffenen theoretischen Annahmen.

Link zur Webseite

http://sfb528.tu-dresden.de/b5/index.html

Bericht aus dem Jahrbuch 2010

Kleine Welle – Große Wirkung

© Max Stockmann

Um Textilbeton als effiziente Verstärkung für Betonbauteile verwenden zu können, wurde das ein- und zweiaxiale Zugtragverhalten von bewehrtem Feinbeton experimentell untersucht. Bei einigen mit Carbontextilien bewehrten Proben trat ein großflächiges Ablösen der Betondeckung ein, bevor sie versagten. Dieser als Delamination bezeichnete Vorgang wurde bei gleichartigen Versuchen mit alkali-resistenten (AR-) Glasfasern nicht beobachtet. Dies war ein scheinbarer Widerspruch, denn die Gelege wurden in gleicher Art und Weise hergestellt und besaßen eine nahezu identische Geometrie, was ein annähernd gleiches Tragverhalten vermuten ließ.

Die Welle im Garn
Bei dem bisherigen Herstellungsverfahren für die Textilbewehrung konnte eine gewisse Garnwelligkeit nicht vermieden werden. Die Textilien entstehen aus zwei Garnlagen, die miteinander vernäht werden. An den Kreuzungspunkten liegen die einzelnen Garnachsen nicht in der Mittelfläche des Geleges, dazwischen aber bisher schon. Deshalb waren die Garne stark gewellt. Unter Zugbelastung werden sie gerade gezogen. Sind die Textilien jedoch in eine Feinbetonmatrix eingebettet, behindert der Beton das Geradeziehen der Garne. Dadurch wirken auf den Beton und das Textil quer zur Garnachse Kräfte. Mit zunehmendem Garnzug erhöhen sich diese Umlenkkräfte und können dabei soweit ansteigen, dass die Betonschicht abgesprengt wird: Delamination tritt ein.

Die Festigkeit macht den Unterschied
Im Verbundwerkstoff trägt der Beton anteilig Zugkräfte ab, bis seine Festigkeit erreicht ist. Dann beginnt er zu reißen und die textile Bewehrung übernimmt immer mehr den Lastabtrag. Ist die Rissbildung des Betons abgeschlossen, trägt allein das Textil die Zugkräfte ab, bis es ebenfalls reißt und die gesamte Probe versagt. Bevor die Umlenkkräfte den Beton absprengen, wird bei Textilien aus AR-Glas deren Zugfestigkeit bereits erreicht: sie versagen. Die Festigkeit von Carbon ist aber etwa 2,5mal größer als die von AR-Glas. Folglich sind bei Carbontextilien auch die Beanspruchungen aus der Garnwelligkeit etwa 2,5mal so groß. Die resultierenden Umlenkkräfte können hier so weit ansteigen, dass sie den Beton absprengen.

Delamination stellt natürlich kein gewünschtes Materialverhalten von Textilbeton dar. Aufgrund der beobachteten Effekte wurde die Textilherstellung weiterentwickelt und entscheidend verbessert. Mit dem erweiterten Nähwirkprozess kann mittlerweile die Garnwelligkeit deutlich reduziert und damit die Delaminationsneigung wirksam vermindert werden.