Hochleistungsaerogelbeton – Biegetragverhalten mit Bewehrung aus GFK

Hochleistungsaerogelbeton (High Performance Aerogel Concrete, HPAC) ist ein neuartiger, auf einer Einbettung von Leichtzuschlägen aus Silica‐Aerogelen in HPC‐Matrizen basierender Konstruktionsleichtbeton. Für die Herstellung biegebeanspruchter HPAC‐Bauteile ist, wie bei Normal‐ und anderen Konstruktionsleichtbetonen auch, die Anordnung einer inneren Bewehrung auf der Biegezugseite erforderlich. Aus bauphysikalischen Erwägungen und aus Gründen der Dauerhaftigkeit sollte hierfür vorzugweise Bewehrung aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK), bspw. GFK‐Bewehrung, zum Einsatz kommen. Um das Biegetragverhalten FVK‐bewehrter HPAC‐Bauteile zu untersuchen, wurden 16 Vier‐Punkt‐Biegeversuche an HPAC‐Balken unterschiedlicher Festigkeiten und mit unterschiedlichen Bewehrungsgraden durchgeführt. Zum besseren Verständnis der Versagensmechanismen wurden physikalisch nichtlineare Finite‐Elemente‐Simulationen durchgeführt, die anhand der Versuchsergebnisse validiert wurden. Aus den Resultaten der experimentellen und numerischen Untersuchungen wurde ein Modell zur Biegebemessung FVK‐bewehrter HPAC‐Bauteile abgeleitet. Nachfolgend werden diese Arbeiten zum Biegetragverhalten von HPAC‐Bauteilen mit GFK‐Bewehrung vorgestellt.

High Performance Aerogel Concrete (HPAC) is a new type of structural lightweight concrete based on a combination of lightweight aggregates made from silica aerogels and HPC matrices. To produce HPAC components subjected to bending, as with normal weight and other structural lightweight concretes, internal reinforcement is required on the bending tension side. For reasons of building physics and durability, reinforcement made of fibre‐reinforced plastics (FRP), such as GFRP reinforcement, should preferably be used for this purpose. To investigate the bending behaviour of FRP‐reinforced HPAC components, 16 four‐point bending tests were carried out on HPAC beams of different strengths and with different amounts of reinforcement. For a better understanding of the failure mechanisms, physically non‐linear finite element simulations were carried out and validated based on the test results. The results of the experimental and numerical investigations were used to derive a model for the bending design of FRP‐reinforced HPAC components. This work on the bending behaviour of HPAC components with FRP reinforcement is presented below.