Safety Concept for Textile-Reinforced Concrete Structures with Bending Load

Abstract

In most countries, for the production and execution of concrete structures with textile reinforcement, building owners must have a general approval (e.g., “abZ” in Germany) or an individual license (e.g., “ZiE” in Germany). Therefore, it is quite common for building authorities to request experimental tests that evaluate the ultimate limit state (ULS) and the serviceability limit state (SLS). However, these experimental tests are detailed, time-consuming and expensive. A practical and simple design model would help to reduce the number of tests needed and would offer structural planners a useful tool. An important aspect is that such design model must fulfil a set of reliability requirements in order to guarantee an adequate safety standard. To this end, probabilistic calculations are required. For the setup of such model, different parameters must be considered, namely the effective depth d and the tensile failure stress of the textile ft for the concrete compressive strength fc. This article presents the probabilistic calculations needed to attain a general safety factor γT that satisfies all the safety requirements for the textile reinforcement of concrete structures with bending load.

Determination of the Material Properties of the Reinforcement for Textile-Reinforced Concrete Elements

“…The designed value of the tensile strength td is the basis for the structural calculations with bending and shear load, which are described in [22,. As it has been discussed in this paper, the ultimate tensile strength depends on the length and number of fibre strands, which means that the material parameters determined for individual fibre strands cannot be directly transferred to the behaviour of a component.…”

“…In addition to the load, the strain was also recorded with linear variable differential transformers (LVDTs) over a reference length of 450 mm. This experimental setup is based on the RILEM recommendations [22]. A total of seven tensile test series were conducted on composite members reinforced with different numbers of fibre strands.…”

“…(2) modulus of elasticity. Such parameters are fundamental for the assessment of safety levels (also known as reliability analysis) (e.g., [18,[21][22]) and for the calculation of partial safety factors.…”

Sanierung des Rheinstegs bei Albbruck mit Carbonbeton

“…Durch mehrere vorangegangene Projekte mit ähnlichen Randbedingungen und Materialien in Baden‐Württemberg [3, 10–12] lag bereits ein umfangreicher Erfahrungsschatz vor. Die Biegebemessung erfolgte mit einem etablierten Modell, das auch für die Interaktion Biegung‐Zugnormalkraft gültig ist [13, 14], auf Basis der vom Hersteller bereitgestellten Materialkennwerte der Bewehrung und von Betonkennwerten nach EC2. Die Verankerung der Bewehrung in Brückenquerrichtung stellte sich als ein kritischer Punkt der zweiachsig spannenden Platte heraus, da die kurzen Stahlwinkel nur eine geringe Auflagerfläche von 55 mm ermöglichten, die durch die Schwindgassen zusätzlich reduziert wurden.…”

“…Im vorliegenden Fall wurde in der Bemessung eine Toleranz der Lage der Bewehrung von +/– 5 mm angesetzt (90 % Konfidenzintervall). Der Teilsicherheitsbeiwert für Biegung von 1,3 wurde unter anderem auf Basis dieser Toleranz abgeleitet [14]. Untersuchungen des IMB der RWTH Aachen im Zuge von Produktionskontrollen an Bauteilen aus Fertigteilwerken bestätigten, dass die Einhaltung dieser Toleranzen grundsätzlich möglich ist.…”