Verbunddegradation von GFK‐ und Betonstahlankern in zyklisch beanspruchten Vorsatzschalen

Bei der Instandsetzung massiver Schleusenanlagen werden häufig Stahlbetonvorsatzschalen eingesetzt, deren Verankerungselemente infolge nichtruhender Beanspruchung ermüdungsrelevant sind. Zyklische Beanspruchungen im Verbund zwischen Bewehrung und Beton führen zu Schlupfzunahme, Verbundsteifigkeitsdegradation und Umlagerungen entlang der Verankerungslänge. Der Beitrag bewertet die Anwendbarkeit von Distributed Fiber Optic Sensors (DFOS) zur hochauflösenden Erfassung der lokalen Dehnungsverteilung im Vergleich zu induktiven Wegaufnehmern (IWA) und leitet daraus eine globale Verbundsteifigkeit ab. In großformatigen zyklischen Pull‐out‐Versuchen an GFK‐ und B500B‐Bewehrungsstäben werden Schlupf, Dehnungsverteilungen und Verbundsteifigkeiten unter Gebrauchslast analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Bewehrungsarten einen starken initialen Verbundsteifigkeitsverlust innerhalb der ersten 2 % der Schwingspiele aufweisen. GFK‐Stäbe erfahren jedoch eine deutlich größere relative Verbundsteifigkeitsdegradation als Betonstahl. Die aus DFOS‐ und IWA‐Daten berechneten Verbundsteifigkeitsentwicklungen liefern über den gesamten Versuchsverlauf weitgehend konsistente Ergebnisse, wobei DFOS zusätzlich lokale Umlagerungen und Schädigungsprozesse entlang der Verankerungslänge auflöst. Damit wird DFOS als ein zuverlässiges, hochauflösendes Werkzeug zur Analyse zyklischer Verbunddegradation bestätigt und die Bewertung der Ermüdungsbeanspruchung im Verbund ist materialabhängig vorzunehmen.

Reinforced concrete facing panels are used to repair massive ship lock structures whose anchoring elements are subject to fatigue due to non‐static stress. Cyclical stresses in the bond between the reinforcement and the concrete result in increased slippage and degradation of bond stiffness, as well as rearrangements along the anchoring length. This article evaluates the applicability of distributed fibre optic sensors (DFOS) for measuring local strain distribution at a high resolution, compares them with inductive displacement transducers (IWA), and derives global bond stiffness. The slip, strain distributions and bond stiffnesses are analysed in large‐scale cyclic pull‐out tests on GFRP and B500B reinforcement bars under service‐level loading. The results demonstrate that both types of reinforcement exhibit significant initial bond stiffness loss within the first 2 % of cyclic cycles. However, GFRP bars experience significantly greater relative degradation of bond stiffness than reinforcing steel. The composite stiffness developments calculated from the DFOS and IWA data are largely consistent over the entire test period, with the DFOS additionally resolving local rearrangements and damage processes along the anchorage length. Thus, the study demonstrates that DFOS is a reliable, high‐resolution tool for analysing cyclic bond degradation and that evaluating fatigue stress in the bond must be material‐dependent.