Das Verbundtragverhalten geklebter Kohlefaserkunststoffe auf Beton unter schwingender Beanspruchung

Leusmann, Thorsten

Das Verbundverhalten aufgeklebter Bewehrung unter zyklischer Beanspruchung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verformungen und die Tragfähigkeit verstärkter Betonbauteile. Der Schädigungsprozess des CFK-Lamellenverbundes auf Beton wird unter nicht ruhender Beanspruchung bei mehr als zwei Millionen Lastwechselzahlen bei variierenden Ober- und Unterlasten in Dauerschwingversuchen untersucht. Anhand von Dehnungs- und Verschiebungsmessungen werden vorhandene Modellvorstellungen zur Rissbildung an der Betonoberfläche teilweise bestätigt und in Bezug auf den Einfluss der Unterlast erweitert. Die Vorgehensweise der Versuchsdurchführung und -auswertung zeigt eine Möglichkeit auf mit wenigen Versuchen die notwendigen Parameter für das Bemessungskonzept zu identifizieren. Darüber hinaus wird ein Ansatz zur Berücksichtigung des unterschiedlichen Verbundverhaltens von einbetonierter und aufgeklebter Bewehrung bei schwingender Beanspruchung formuliert. Es wurden Dauerschwingversuche an Zug-Druckkörpern mit einer Verbundlänge von 1100 mm unter mehr als zwei Millionen Lastwechseln durchgeführt. Dabei wurden drei unterschiedliche Betonfestigkeitsklassen und zwei unterschiedliche Typen geklebter Bewehrung aus Kohlefaserkunststoffen berücksichtigt. Anhand der Versuchsergebnisse konnte ein Modell entwickelt werden, welches es ermöglicht die Schädigung des Lamellenverbundes in Abhängigkeit der Unterlast und der Lastspielzahl zu beschreiben. Mit dem Modell lässt sich aus der zu erreichenden Lastspielzahl und dem Unterlastniveau die Schwingbreite der Lamellenkräfte bestimmen, die zu einer bestimmten entkoppelten Länge der Lamelle führt. Die entwickelten Formeln und Modellvorstellungen beinhalten ebenfalls die Möglichkeit, die Rissfortschrittrate oder die erreichbare Lastspielzahl in Abhängigkeit der entkoppelten Länge und der Ober- und Unterlast zu bestimmen. Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines Modells für den Klebeverbund von Faserkunststoffen auf Beton unter schwingender Beanspruchung, einen für die Praxis anwendbaren Bemessungsansatz und die versuchstechnische Erkundung der für das Modell und den Bemessungsansatz notwendigen Parameter.

The damaging process in the stress transfer zone of externally bonded reinforcement under cyclic loads has a major effect on deformation and the load bearing capacity of strengthened concrete structures. The influence of fatigue loading on the bond of fiber reinforced polymers (FRP) to concrete is studied in experimental tests with more than two million load cycles under varying load conditions. By means of strain and displacement measurements existing models for crack formation in the bonded zone are verified and extended for the understanding of the influence of the lower load level. On the basis of the new combined and extended model a simple design concept for fatigue loading is developed for the bond analysis at the end anchorage and between cracks of strengthened concrete structures. The testing procedure and the test analysis method identifies all necessary parameters for the design concept within a small number of tests. Furthermore an approach for considering the different bond behavior of externally bonded reinforcement and interior steel rebar on the distribution of forces is given. Near end supported double shear tests with externally bonded FRP reinforcement and a bonded length of 1.100 mm are carried out with more than two million load cycles. Three different concrete strength classes and two types of FRP reinforcement are considered. On the basis of the test results a model for the damaging process of the FRP to concrete bond under cyclic loading is developed, depending on the number of load cycles and the upper and the lower load level. With the equation for the S-N curve the load range, which is needed for the reach of a certain decoupled length, can be calculated from the number of load cycles and the lower load level. With the transposed equation the fatigue crack growth per load cycle and the number of load cycles, until a certain decoupled length is reached, is predictable. This work contains the development of a model for the FRP to concrete bond behavior under cyclic loading, a practicable design concept and the experimental determination of the parameters for the model and the design concept.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Leusmann, Thorsten: Das Verbundtragverhalten geklebter Kohlefaserkunststoffe auf Beton unter schwingender Beanspruchung. 2015.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export