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Zur Zuverlässigkeit der Bemessung von biegebeanspruchten Betonbauteilen mit textiler Bewehrung
Rempel, Sergej
Quelle: Schriftenreihe - Lehrstuhl und Institut für Massivbau -IMB-, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Aachen (Deutschland)
Selbstverlag
2018, X,219,83 S., Abb., Tab., Lit.
ISBN: 978-3-939051-31-2
Serie: Schriftenreihe - Lehrstuhl und Institut für Massivbau -IMB-, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Nr.51
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[Quelle: http://d-nb.info]
Aufgrund ästhetischer Ansprüche gewinnen schlanke und leichte architektonische Konstruktionen immer mehr an Bedeutung. Für diese Konstruktionen wird zunehmend textilbewehrter Beton eingesetzt, da die Betondeckung im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbetonbauteilen auf wenige Millimeter reduziert werden kann. Dies ermöglicht dünnwandige Baukonstruktionen, die wegen der hohen Zugfestigkeit der nicht-metallischen Bewehrungen von teilweise über 3500 N/qmm äußerst tragfähig sind. In den letzten Jahren wurden zahlreiche sich selbsttragende Bauteile, wie z.B. Fassadenplatten, aber auch tragende Bauwerke, wie Brücken, erfolgreich hergestellt. Für einen häufigeren Einsatz sind jedoch Kostensenkungen und Vereinfachungen im Planungs- und Herstellungsprozess nötig. Ein wichtiger Ansatzpunkt dazu ist die Bauteildimensionierung, für die aufgrund fehlender Bemessungsmodelle bislang aufwendige experimentelle Untersuchungen nötig waren. Ziel der Arbeit war daher die Entwicklung praxistauglicher und zuverlässiger Bemessungsmodelle für Bauteile aus Textilbeton. Im ersten Schritt wurden die Materialkennwerte sowohl für den Beton als auch für die textile Bewehrung ermittelt. Für den Beton konnte auf die Empfehlung aus dem Eurocode 2 zurückgegriffen werden. Für die Textilien aus Carbon und AR-Glas war ein standardisierter Versuch zu entwickeln, mit dem sich die Materialgesetze und die stochastischen Kennwerte ermitteln lassen. Für textile Bewehrungen, die ein linear-elastisches Verhalten aufweisen, konnte mittels experimenteller Untersuchungen gezeigt werden, dass die Annahme der Normalverteilung für die Bruchspannung und den E-Modul zulässig ist. Die Abhängigkeit des Erwartungswerts der Bruchspannung von der Prüflänge und der Anzahl der Faserstränge war dabei zu berücksichtigen und zu modellieren. Weiterhin wurde ein allgemeingültiges Ingenieurmodell für die Biegetragfähigkeit entwickelt, das die Materialgesetze der einzelnen Komponenten aus dem ersten Schritt verwendet. Das Modell wurde durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen verifiziert, bei denen alle für die Biegebemessung maßgebenden Parameter variiert wurden. Im dritten Schritt wurde die Zuverlässigkeit der biegebeanspruchten textilbewehrten Betonbauteile untersucht. Hierfür wurden mit den ermittelten stochastischen Kenndaten und dem Ingenieurmodell probabilistische Berechnungen durchgeführt und dabei erneut für die Biegebemessung maßgebenden Parameter variiert. Mit den daraus gewonnenen allgemeingültigen Aussagen zur Zuverlässigkeit wurde aus dem Ingenieurmodell ein Bemessungsmodell abgeleitet. Dieses Modell kann einerseits über die Forschung Eingang in Richtlinien und Normen finden, andererseits auch direkt von Tragwerksplanern in der Praxis eingesetzt werden. Mit dem Bemessungsmodell und den vorgeschlagenen Teilsicherheitsbeiwerten können biegebeanspruchte Betonbauteile mit textiler Bewehrung sicher bemessen werden. Bei bekannten Materialeigenschaften ist somit eine experimentelle Verifikation der Biegetragfähigkeit anhand von Bauteilversuchen nicht mehr erforderlich. Die angestrebte Standardisierung des Modells wird einen erheblichen Beitrag zum einfachen und kostengünstigen Einsatz von Textilbeton leisten können.
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