New insights into the splitting failure of textile-reinforced concrete

Preinstorfer, Philipp; Kollegger, Johann

doi:10.1016/j.compstruct.2020.112203

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“…Im Zuge von in der Vergangenheit durchgeführten numerischen Berechnungen zum Verbundverhalten textiler Bewehrungen zeigte sich, dass die Verbundkraft nicht über eine kontinuierliche Verbundspannung entlang des Faserstrangs auf den Beton übertragen wird. Vielmehr konzentrieren sich die Spannungen in jenen Bereichen, in denen ein sich aufweitender Querschnitt durch einen engeren Betonkanal gezogen wird, während in den Bereichen der davorliegenden Querschnittsverjüngung der Kontakt zwischen Beton und Bewehrung verloren geht (Bild ).…”

Section: Ergebnisseunclassified

“…Dieser geht mit einer hohen Verbundsteifigkeit einher. Bei einer geringen periodischen Aufweitung überwiegt dagegen der Mechanismus des Reibverbunds, der einer großen Streuung unterliegt . Beim Bewehrungstyp S2 kann mit 9 900 N im Mittel eine größere Verbundkraft übertragen werden als bei den Bewehrungstypen S1 (8 400 N) und K1 (7 700 N).…”

Section: Ergebnisseunclassified

“…Die Längskraft im Faserstrang bei Textilien der Kategorie C wird vorranging über den Mechanismus des Formverbunds von der Bewehrung auf den Beton übertragen . Die sich regelmäßig wiederholende Aufweitung des Faserstrangs agiert dabei wie eine Rippe, an der sich der Beton abstützen kann (vgl.…”

Section: Introductionunclassified

“…dazu den Formverbund des konventionellen Stahlbetonbaus). Der Verlauf der Verbundkraftübertragung an den einzelnen Rippen entlang des Faserstrangs ist weiterführend für das Verankerungsverhalten und die Sprengrissbildung von entscheidender Bedeutung, da ausgehend von diesen Rippen hohe Querzugbeanspruchungen im Betonkörper entstehen . Die Größenordnung und Verteilung dieser Spaltzugbeanspruchung entlang des Faserstrangumfangs ist dabei sehr stark von der Faserstranggeometrie abhängig, kann jedoch durch geeignete Modelle abgebildet werden (vgl.…”

Section: Introductionunclassified

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Modellierung des Verankerungsverhaltens getränkter textiler Bewehrungen

Preinstorfer

Pinzek

Kollegger

2020

Beton und Stahlbetonbau

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Das Verbundverhalten und darauf aufbauend das Verankerungsverhalten textiler Bewehrungen lässt sich aufgrund unterschiedlicher geometrischer und mechanischer Eigenschaften der Bewehrung nicht direkt aus den bekannten Regeln des Stahlbetonbaus ableiten. Im Textilbetonbau stellt sich zudem für Bewehrungen, deren maßgebender Verbundmechanismus der Formverbund ist, in vielen Fällen ein Versagen zufolge Sprengrissbildung ein. Die Beurteilung, ob ein Bauteil sprengrissgefährdet ist, erfolgte in der Vergangenheit primär experimentell durch direkte Berücksichtigung in den Versuchen. Im folgenden Beitrag wird hingegen ein Weg aufgezeigt, wie die Sprengrissgefährdung dieser Textilkonfigurationen rechnerisch erfasst werden kann. Dazu wird in einem ersten Schritt das Verbundverhalten textiler Bewehrungen anhand eines Versuchsaufbaus, bei dem eine Sprengrissbildung ausgeschlossen wird, ermittelt. Das Versagen tritt in Form eines Abscherens der Faserstrangrippen (periodische Aufweitung innerhalb einer Maschenweite) auf, was auf hohe örtliche Beanspruchungen schließen lässt. Aufbauend auf den Erkenntnissen wird ein numerisches Modell unter der Diskretisierung der Verbundkraftübertragung in einzelnen Verbundpunkten (die diese hohe örtliche Beanspruchung repräsentieren) entwickelt, das eine Untersuchung des Verankerungsverhaltens und des Normalkraftverlaufs im Faserstrang für Verankerungslängen als Vielfaches der Maschenweite erlaubt. Durch Gegenüberstellung der Verankerungskräfte in den einzelnen Rippen mit einem Spaltwiderstand kann dann überprüft werden, ob das Bauteil sprengrissgefährdet ist.

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Section: Ergebnisseunclassified

Section: Introductionunclassified

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Modellierung des Verankerungsverhaltens getränkter textiler Bewehrungen

Preinstorfer

Pinzek

Kollegger

2020

Beton und Stahlbetonbau

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“…In a subsequent parametric study, the geometrical parameters were varied over a wide range with the aim of visualising the influence of the geometry of the fibre strand on the splitting forces occurring in the concrete due to bond action. The underlying numerical model defined in Abaqus/CAE and used in the parametric study is described in Preinstorfer et al [20] and was calibrated against the results of experimental investigations. The mechanical model, which is described in this paper, takes into account the results of the parametric study and of preliminary investigations carried out by the authors [18].…”

Section: Methods and Boundariesmentioning

confidence: 99%

Influence of geometrical parameters on the splitting forces in textile-reinforced concrete

Preinstorfer

Kromoser

2020

Mater Struct

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Splitting forces due to bond action can lead to the premature failure of reinforced concrete structural components. In earlier research it was mentioned that it is mainly geometrical parameters that play a key role in the distribution and magnitude of the splitting forces in textile-reinforced concrete. However, so far no accurate geometrical characterisation of textile reinforcement has been performed which considers all the relevant properties of the material such as the regularly repeating variation in cross-sectional dimensions. In this paper, four geometrical parameters are introduced which permit a clear geometrical characterisation of fibre strands and allow for the comparison of different types of textile reinforcement. Furthermore, a broad parametric study was carried out for a pull-out test in which the parameters were varied, and the influence of these parameters on the splitting forces occurring in textile-reinforced concrete was visualised. Based on this parametric study, a mechanical model was established, which takes into account experimental data from previous research. This model allows for the calculation of the splitting forces occurring in textile-reinforced concrete when one short fibre strand is pulled out of the concrete.

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