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A. Pinzek:
"Untersuchungen zum Verankerungsverhalten getränkter textiler Bewehrungselemente";
Betreuer/in(nen): P. Preinstorfer, J. Kollegger; Institut für Tragkonstruktionen, 2020; Abschlussprüfung: 24.04.2020.

Möglichkeit filigrane und zugleich langlebige Tragwerke zu verwirklichen. Das Einsatzspektrum des Betonbaus kann somit durch textile Bewehrung sinnvoll ergänzt werden. Insbesondere die Frage des Verbundes zwischen textiler Bewehrung und Beton ist gegenwärtig jedoch noch nicht abschließend untersucht. Hierbei ist für getränkte textile Bewehrungen vor allem die Tendenz zu einer Spaltrissbildung in der Bewehrungsebene zu nennen.

In dieser Arbeit wurden für drei verschiedene Bewehrungstypen die ohne Spaltrissbildung übertragbare Verbundwirkung untersucht. Hierfür wurden Auszugsversuche zur Bestimmung des idealen Verbundverhaltens durchgeführt. Die Versuche wurden mit einer Verbundlänge umgesetzt, die der einfachen Maschenweite der verwendeten Bewehrungen entspricht. Eine Spaltrissbildung in der Bewehrungsebene wurde durch eine ausreichend große Betondeckung in beide Achsrichtungen verhindert. Für einen der Bewehrungstypen wurden durch Variation der Verankerungslänge von einer auf zwei Maschenweiten ergänzend Versuche zum Verankerungsverhalten der Bewehrung durchgeführt. Hierdurch wird kontrolliert ob sich das für eine Maschenweite festgestellte Verbundverhalten auf größere Verankerungslängen übertragen lässt.

Weiterführend wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, mit dem das Verbundverhalten einer Maschenweite auf größere Verankerungslängen extrapoliert wird. Dieses Modell beruht auf der Annahme, dass sich aufgrund der herstellungsbedingten periodischen Aufweitung die Verbundspannungen in der sich aufweitenden Hälfte jeder Maschenweite konzentrieren. Als zusätzliche Annahme wird dieser Bereich für die Modellierung in einem diskreten Punkt je Maschenweite zusammengefasst. In diesem Punkt wird die volle Verbundkraft übertragen.
Der Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Versuchsergebnissen für zwei Maschenweiten im Verbundbereich liefert eine gute Übereinstimmung. Der Berechnung wird dabei die aus den Versuchen mit einer Maschenweite bestimmte Verbundkraft-Schlupf Beziehung hinterlegt. Um zu prüfen ob die verbleibende Abweichung durch die Annahme der diskreten Verbundpunkte begründet ist, wird zusätzlich ein kontinuierlicher Verbund modelliert. Hierdurch ergeben sich keine maßgeblichen Veränderungen der Ergebnisse.

Das Berechnungsmodell eröffnet die Möglichkeit das Verankerungsverhalten für beliebig große Verankerungslängen zu modellieren. Hierbei wird für die verwendete Textilkonfiguration vorhergesagt, dass bereits ab einer Verankerungslänge von vier Maschenweiten die maximale Verankerungswirkung erreicht ist. Die weiter hinten gelegenen Maschen können aufgrund der hohen Verbundsteifigkeit im Verhältnis zur geringen Dehnsteifigkeit des Faserstrangs nicht mehr aktiviert werden.

Due to the high corrosion resistance of high performance fibres, textile-reinforced concrete offers the possibility to realise filigree and at the same time durable constructions. The structural concrete can therefore be extended in a suitable way to cover further areas of application. However, particularly the question of bonding between textile reinforcement and concrete has not been conclusively investigated so far. For impregnated textile reinforcements, the tendency of longitudinal cracking in the plane of the reinforcement is noteworthy.

In this thesis, for three different types of reinforcement the transferable bond with exclusion of a longitudinal cracking is investigated. Therefore pullout tests were performed in order to
determine the bond behaviour. The tests were implemented with bonding lengths corresponding to a single mesh width of the used reinforcement. Longitudinal cracking in the reinforcement plane was prevented by a sufficiently large concrete coverage in both axial directions. A further series of measurements using an anchoring length of two mesh widths is carried out for one of the reinforcement types in order to obtain additional information on its anchoring behaviour. This is used to verify whether the bonding behaviour determined for one mesh width can be transferred to larger anchorage lengths.

In addition, a numerical model was developed, which enables to extrapolate the bonding behaviour of a single mesh width towards larger anchorage lengths. Due to the regulary repeating variation in cross-sectional dimensions caused by manufacturing, the assumption is made that the bond stress is mainly located in the widening half of each mesh width. As an additional assumption, this area is summarized in one discrete point per mesh width, where the entire bond force is transmitted. The comparison of the model with the experimental results of the specimens with a bond length of two times the mesh width shows a good agreement. The bond force-slip-relationship determined from the measurements with one mesh width is applied to the model. In contrast, a continuous bond between concrete and reinforcement is also modelled to check whether the remaining deviation is due to the assumption of the discrete bonding points. No significant differences in the results occur. Hence, the discretisation of the bond performance per mesh width to a single point seems to be appropiate.

The numerical model allows to calculate the anchorage behaviour for any anchorage length.
Hereby it is predicted that the maximum anchoring effect for the investigated type of reinforcemen is already achieved for an anchor length of four times the mesh widths. Starting with the fifth mesh width, bond forces can no longer be activated due to the high bond stiffness in relation to the low tensile stiffness of the fiber strand.

Textilbeton, Verbund, Verankerung, Spaltrissbildung