Duktilitätssteigernde Bewehrungssysteme für fließgefertigte Stabelemente aus UHFB. Issue 12 (25th August 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Markowski, Jan; Meyer, Max; Haist, Michael; Lohaus, Ludger
• Is Part Of: Beton- und Stahlbetonbau. Volume 117:Issue 12(2022)
• Page Start: 998
• Page End: 1007
• Publication Date: 2022-08-25
• Subjects: ultrahochfester Beton -- kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff -- Faser‐Kunststoff‐Verbundsystem -- Duktilität -- Tragverhalten -- Strangpressen -- automatisierte Fließfertigung; ultra‐high strength concrete -- carbon fiber reinforced plastic -- fiber‐plastic composite system -- aramid -- ductility -- load‐bearing behavior; Baustoffe -- Versuche -- Bewehrung -- Digitalisierung; Reinforced concrete construction -- Periodicals; 624.18341
• DOI: 10.1002/best.202200062
• Languages: English
• ISSNs: 0005-9900

Abstract

Abstract: Um schneller, leichter und präziser mit Beton bauen zu können, wurde ein neues, modulares Baukonzept auf Basis ultrahochfester Betone (UHFB) erforscht und entwickelt, das ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Axialdrucktragfähigkeit und Eigengewicht aufweist [1]. Um dieses, als wickelverstärktes UHFB‐Hybridrohr bezeichnete Stabelement in einem automatisierten Strangpressverfahren fertigen zu können, muss ein neuartiges Bewehrungskonzept ohne übliche Stahlbewehrung entwickelt werden. Im Extrusionsprozess wird ein stützendes inneres Stahlrohr im Strangpressverfahren mit UHFB ummantelt und zusammen mit dem UHFB vorgeschoben. Anschließend wird eine duktilitätssteigernde Umschnürungsbewehrung in einem automatisierbaren Verfahren von außen auf die Oberfläche der Bauteile appliziert. Da im Versagensfall UHFB‐Bruchstücke die CFK‐Bewehrung schädigen, wird in diesem Aufsatz untersucht, mit welchem Schutzschicht/Bewehrungssystem ein duktiles Bauteilverhalten für axialdruckbeanspruchte Stabtragwerke erreicht werden kann. Dazu wurden unterschiedliche textile Bewehrungsschichten auf UHFB‐Probekörper appliziert und ihr Einfluss auf das Tragverhalten der Bauteile unter besonderer Berücksichtigung der Duktilität und Resttragfähigkeit nach Überschreiten der Maximallast ermittelt. Eine Kombination aus Aramidgewebe und Kohlenstofffasergelege zeigte in experimentellen Untersuchungen ein günstiges Tragverhalten mit quasiduktilem Verformungsvermögen. Abstract: Ductility‐increasing reinforcement systems for fabricated column elements made of UHFB In order to build faster, lighter and more precisely with concrete, a new modular construction concept based on ultra‐high performance concrete (UHPC) was investigated, which has a highly advantageous ratio of axial compression load‐bearing capacity and dead weight [1]. In order to enable proper manufacturing of this column element, which is referred to as a winding‐reinforced UHFB hybrid tube, in an automated extrusion process, a novel reinforcement concept has to be developed without the usual steel reinforcement. In an extrusion process, a supporting inner steel tube is encased with UHPC and advanced together with the UHPC. Subsequently, a ductility‐enhancing confinement reinforcement is applied to the surface of the components from the outside in a process that can be automated. As UHPC fragments damage the CFRP reinforcement in case of failure, this paper investigates which protective layer/reinforcement system can be used to achieve ductile component behavior for beam structures subjected to axial compression. For this purpose, different textile reinforcement layers were applied to UHPC specimens and their influence on the load‐bearing behavior of the components was determined with special consideration of ductility and residual load‐bearing capacity after exceeding the maximum load. A combination of aramide fabric and carbon fiber textile showed favorable load‐bearing behavior with enhanced quasi‐ductility in experimental investigations.