Hochleistungsaerogelbeton - Verbundtragverhalten mit Bewehrungsstäben aus GFK

Frau Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held zur Vollendung des 60. Lebensjahrs gewidmet
Das Verbundverhalten zwischen Bewehrungsstäben und Beton hat einen wesentlichen Einfluss auf das gesamte Tragverhalten sowie die Gebrauchstauglichkeit bewehrter Betonbauteile. Für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) in Verbindung mit Normalbeton (NC) wurden in der Vergangenheit umfassende Untersuchungen durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass das Verbundverhalten von GFK-Bewehrung sowohl durch den umgebenden Beton als auch durch die produktspezifischen Eigenschaften (Geometrie, Werkstoffe) der Bewehrungsstäbe maßgeblich bestimmt wird. Für die Herstellung bewehrter Bauteile aus Hochleistungsaerogelbeton (HPAC), für die wegen der Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise GFK-Bewehrungselemente zum Einsatz kommen sollten, liegen bislang keine Untersuchungen zum Verbundverhalten vor. Da eine einfache Extrapolation des Verbundverhaltens von GFK-Bewehrung in Normalbeton auf andere Betone nicht möglich ist, wurden in den nachstehend vorgestellten Untersuchungen 48 Ausziehversuche zur Erfassung des Verbundverhaltens durchgeführt. Zum Vergleich mit Ergebnissen aus anderen Veröffentlichungen wurde zudem anhand 24 weiterer Ausziehversuche das Verbundverhalten von GFK-Bewehrung in NC untersucht. Auf Grundlage der Ergebnisse wurden sowohl für HPAC als auch für NC analytische Verbundspannungs-Schlupf-Modelle abgeleitet. Anschließend wurden diese Verbundspannungs-Schlupf-Beziehungen in ein FE-Modell integriert und mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen verglichen.

Bond Behaviour between GRP Reinforcing Bars and High Performance Aerogel Concrete
The bond behavior between reinforcing bars and concrete has a significant influence on the overall load-bearing behavior as well as the serviceability of reinforced concrete components. Extensive investigations have been carried out in the past for glass fiber reinforced plastics (GRP) in connection with normal concrete (NC). It has been shown that the bond behavior of GRP reinforcement is significantly determined both by the surrounding concrete and by the product-specific properties (geometry, materials) of the reinforcement bars. For the production of reinforced components made of high-performance aerogel concrete (HPAC), for which GRP reinforcement elements should preferably be used due to their low thermal conductivity, no studies have been carried out yet. Since it is not possible to simply extrapolate the bond behavior of GRP reinforcement with normal concrete to other types of concrete, 48 pull-out tests were carried out in the investigations presented below to determine the bond behavior. For comparison with the results from the current state of research, the bond behavior of GRP reinforcement in NC was also determined by means of 24 additional pull-out tests. Based on the results, analytical bond stress-slip models were derived for both HPAC and NC. Subsequently, these bond stress-slip relationships were integrated into a FE model and compared with the results of the experimental investigations.