Beton- und Stahlbetonbau 1/2021

Iurie Curosu, Viktor Mechtcherine, Duy Minh Phuong Vo, Cornelia Sennewald, Chokri Cherif, Enrico Wölfel, Christina Scheffler, Ting Gong, Ali A. Heravi, Erik Tamsen, Daniel Balzani, Alaleh Shehni, Ulrich Häußler-Combe, Alexander Fuchs, Michael Kaliske, Christoph Scope, Edeltraud Günther

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Impaktsicherheit von Baukonstruktionen durch mineralisch gebundene Komposite: Materialebene Im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs GRK 2250/1 „Impakt sicherheit von Baukonstruktionen durch mineralisch gebun dene Komposite“ werden neuartige Verstärkungsmaterialien mit unterschiedlichen Faserbewehrungen entwickelt, die die Widerstandsfähigkeit bestehender Konstruktionen gegen kurzzeitdynamische Belastungen deutlich erhöhen sollen. Des Weiteren werden adäquate Prüfkonzepte und Messverfahren für eine grundlegende Charakterisierung und Beschreibung des dehnratenabhängigen Materialverhaltens geschaffen. Die experimentell erzielten Ergebnisse stellen eine wichtige Grundlage für die Formulierung numerischer Modelle zur Simulation von impaktbeanspruchten Kompositen sowie von verstärkten Betonstrukturen mit Kopplung unterschiedlicher Raum- und Zeitskalen dar. Schließlich werden im Rahmen des Projekts Methoden für die Analyse und Bewertung der Nachhaltigkeit und Resilienz von Verstärkungsmaßnahmen mit neuen Verbundwerkstoffen erarbeitet.

Mineral-bonded composites for enhanced structural impact safety: material level investigations The Research Training Group GRK 2250/1 „Mineral-bonded composites for enhanced structural impact safety“ aims at the development of novel strengthening materials with various types of fiber reinforcement for enhancing the impact resistance of the critical infrastructure. Adequate testing methods and evaluation protocols are developed for a fundamental material characterization including the rate effects. The ex perimental results form an important basis for formulating numerical models for simulations of the composites, strengthening layers and concrete elements by linking different space and time scales. Finally, methods for evaluating the sustainability and resilience of the developed strengthening solutions and materials are developed.

Stichworte Impakt; Verstärkung; mineralisch gebundene Komposite; Textilbewehrung; Kurzfaserbewehrung; experimentelle Methoden; numerische Modellierung; Nachhaltigkeit

Keywords impact; strengthening; mineral-bonded composites; textile reinforcement; short-fiber reinforcement; test methods; numerical modelling; sustainability

1 Einleitung

katastrophen oder Terroranschläge, besteht weltweit dringender Handlungsbedarf im Hinblick auf die Gewährleistung der Sicherheit der Menschen und der für ihr Leben wichtigen Infrastruktur.

Die meisten heute existierenden sowie in Bau bzw. Planung befindlichen Gebäude und Bauwerke bestehen aus Beton oder Stahlbeton. Neben vielen Vorteilen dieser Bauweise weist sie auch einen bedeutenden Nachteil auf, und zwar einen relativ geringen Widerstand gegen kurzzeitdynamische Belastungen, wie z. B. Impakt, Detona tion oder Erdbeben. Dies ist in erster Linie auf die Sprödigkeit des Werkstoffs Beton zurückzuführen. Angesichts der stets zunehmenden Gefahr des Eintretens solcher dynamischer Beanspruchungen, beispielsweise durch Natur

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002/best.202000074

Einem Impakt entgegenzustehen bedeutet, dessen kinetische Energie wirksam umzuwandeln. Hierfür müssen sich sowohl die Werkstoffe als auch die Konstruktion duktil verhalten und dabei eine ausreichende Restfestigkeit (Werkstoff) und Resttragfähigkeit (Konstruktion) aufweisen, wie in Bild 1 veranschaulicht. Darüber hinaus dürfen keine oder nur geringe Abplatzungen bzw. Frag-

Bild 1 Impaktwiderstand eines Stahlbetonbauteils a) ohne und b) mit applizierter Verstärkungsschicht durch mineralisch gebundene Komposite Impact resistance of a reinforced concrete element a) without and b) with strengthening layers made of mineral-bonded composites

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21.12.20 12:43

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