Experimentelle Untersuchungen des Tragverhaltens von Textilbeton unter einaxialer Druckbeanspruchung – Phase 2: Einfluss von Querdruck und -zug

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Curbach
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235549595

Die Untersuchungen des Antragstellers haben bisher gezeigt, dass der Einfluss der textilen Bewehrung auf das Tragverhalten von Textilbeton unter Druckbeanspruchung nicht vernachlässigbar ist. Neben dem Einfluss der Carbongelege wurde gezeigt, dass sich bereits der Herstellungsprozess des Laminierens von Hand verglichen mit gegossenen Probekörpern negativ auf die maximal aufnehmbaren Belastungen der Probekörper auswirkt und die Orientierung der Laminierebene zur Belastungsrichtung Auswirkungen auf die Festigkeiten haben. Das beobachtete anisotrope Materialverhalten, was bei unbewehrten, schichtweise hergestellten Proben beobachtet wurde, ist bei textilbewehrten Versuchskörpern noch stärker ausgeprägt. Hier führt die Variation der Orientierung der Gelegeebenen zur Belastungsrichtung sogar zu unterschiedlichen Versagenstypen. Bei einer parallelen Ausrichtung der Textilien zur Druckbelastung findet ein sprödes Versagen statt, wohingegen bei annährend senkrechter Orientierung ein duktiles Versagen zu beobachten ist. Diese Unterschiede lassen sich vermutlich auf zwei gegensätzliche Mechanismen zurückführen: zum einen wirken die Garne als Störstelle, da sie keine Druckkräfte quer zur Faserrichtung übertragen können, womit das Druckspannungsfeld in den Proben vermehrt umgelenkt wird. Diese Umlenkungen verursachen zusätzliche Querzugspannungen, welche zu einem verfrühten Versagen führen. Zum anderen wirken die Textilien querdehnungsbehindernd und stabilisieren somit die Proben bei einer Druckbelastung; dieser Mechanismus ist vor allem bei einer senkrechten Ausrichtung der Textilien zur Belastungsrichtung gegeben. Die Variation verschiedener Parameter wie Lagenabstand, Garnstärke, Maschenweite oder versetzte Anordnung der Textillagen zeigte die verschiedenen Einflüsse auf das Materialverhalten von Textilbeton auf. Dabei konnte festgestellt werden, dass der Einfluss der einzelnen Parameter auf die Festigkeit und die Anisotropie mit steigendem Lagenabstand abnimmt.Offen ist nun die Frage der Übertragbarkeit der Erkenntnisse der gewonnenen Ergebnisse auf praxisrelevante Bauteile. Ein erster Schritt zur Lösung soll in der 2. Förderphase geleistet werden, indem das Materialverhalten von Carbonbeton unter zweiaxialer Druck-Druck- und Druck-Zug-Beanspruchung untersucht wird, da in den meisten Bauteilen (z. B. durch Querkraft oder Torsion beanspruchte Balken) nicht nur einaxiale, sondern vorwiegend mehraxiale Spannungszustände vorliegen. Bei den experimentellen Untersuchungen sollen hauptsächlich die textile Bewehrung selbst, der Herstellungsprozess und unterschiedliche Spannungsverhältnisse variiert werden. Die Ergebnisse aus den ein- und zweiaxialen Versuchen sind dann die Grundlage für ein numerisches Materialmodell, mit welchem virtuelle Parameterstudien an Großbauteilen durchgeführt werden. Darauf aufbauend können später Versuche an Großbauteilen geplant und vom versuchstechnischen Aufwand her minimiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen