AT504665B1 - Scheibenförmige körper für fasern - Google Patents

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AT504665B1 AT1832007A AT1832007A AT504665B1 AT 504665 B1 AT504665 B1 AT 504665B1 AT 1832007 A AT1832007 A AT 1832007A AT 1832007 A AT1832007 A AT 1832007A AT 504665 B1 AT504665 B1 AT 504665B1
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2 AT 504 665 B1 Körper für spröde, zu verstärkende Materialien, insbesondere Beton, Stahlbeton, Spannbeton, Beton mit Stäben aus Faserverbundwerkstoff, Mörtel, Verputz, Polymerbeton, Kunststein, spröde Kunststoffe, der auf einer Faser oder einem Faserbündel angeordnet ist, wobei der scheibenförmige bzw. linsenförmige Körper im Wesentlichen in der Mitte der Faser bzw. des Faserbündels angeordnet ist, wobei die Scheibenebene einen im Wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse der Faser bzw. der Faserbündels einschließt und der Körper eine geringere Zugfestigkeit und/oder einen geringeren Elastizitätsmodul und/oder eine geringere Zugfestigkeit in der Verbundfuge mit dem zu verstärkenden, spröden Material aufweist als das zu verstärkende, spröde Material besitzt.
Wird ein sprödes Material auf Zug belastet und wird keine Bewehrung angeordnet, bricht es an seiner schwächsten Stelle. Handelt es sich um Materialien die aus mehreren Komponenten, wie beispielsweise Zuschlag und Bindemittel bestehen, wird ein Riss in der schwächsten Komponente oder in der Verbindungsebene zwischen zwei Komponenten initiiert und dieser breitet sich dann weiter aus. Das Verhalten bei Zugbeanspruchung ist charakterisiert durch Lokalisation von Dehnungen, die wenige aber dafür große Risse erzeugen und somit ein sprödes Materialverhalten aufweisen.
Um dieses spröde Verhalten in ein duktiles Verhalten überzuführen, wird eine stab- und/oder faserartige Bewehrung angeordnet. Stabartige Bewehrung wird zweckmäßigerweise in der benötigten Wirkungsrichtung eingelegt. Solche Bewehrungen können beispielsweise Stäbe, Litzen, lange Fasern oder lange Drähte sein. Lange Fasern oder Drähte weisen im Vergleich zu Stäben eine geringe Biegesteifigkeit auf. Sie wirken in Längsrichtung jedoch gleich wie biegesteifere Stäbe und werden deshalb zur stabartigen Bewehrung gezählt. Stabartige Bewehrung kann auch in Form eines Geleges, Gewebes oder Gitters eingesetzt werden. Faserartige Bewehrungen sind in den größten Abmessungen viel kürzer als die Bauteilabmessungen. Sie können beim Mischen zugegeben werden und sind dann im zu verstärkenden, spröden Material zufällig verteilt. Faserartige Bewehrungen sind oftmals Drähte, kurze Fasern oder kurze Faserbündel. Die faserartigen Bewehrungen werden nachfolgend Fasern, die stabartigen Bewehrungen Bewehrungsstäbe und der Sammelbegriff für Fasern und Bewehrungsstäbe wird mit Bewehrung bezeichnet. Materialien für Bewehrungen können beispielsweise Stahl, Faserverbundwerkstoffe, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Kokosfasern, Sisalfasern, Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen sein. Generell sind alle Materialien und Kombinationen von Materialien für die Bewehrung möglich, die eine Zugfestigkeit aufweisen.
Das Verhalten und die Bestimmung der Mindestbewehrung von spröden Materialien die mit einer Bewehrung verstärkt bzw. bewehrt werden, ist nachfolgend für das spröde Material Beton erläutert. Die Erläuterungen gelten in analoger Weise auch für andere spröde Materialien.
Wird ein Bauteil aus einem spröden Material, beispielsweise Beton, ohne Bewehrung auf Zug belastet, so verhält sich dieses elastisch bis die Betonzugfestigkeit erreicht wird, ein Riß entsteht und sprödes Versagen eintritt. Ist im Riß eine Bewehrung vorhanden, dann wird nach dem Reißen die Kraft, die vorher von Beton übertragen wurde, nun von der Bewehrung übernommen. Kann die durch das Reißen des Betons freigewordene Kraft zur Gänze von der Bewehrung aufgenommen werden, ist mindestens die so genannte "Mindestbewehrung" vorhanden. Im Bauteil entstehen dann bei Laststeigerung in benachbarten Querschnitten weitere Risse und das Bauteil kündigt sein Versagen frühzeitig durch mehrere Risse und eine sichtbare Durchbiegung an. Man spricht von einem duktilen Bauteil. Ist weniger Bewehrung als die Mindestbewehrung vorhanden, dann kann die im Riss freigewordene Kraft nicht zur Gänze von der Bewehrung aufgenommen werden. Die Querschnittstragfähigkeit vor dem Reißen war größer als die Querschnittstragfähigkeit nach dem Reißen. Im Falle einer kontinuierlich steigenden Last würde das Bauteil trotz Bewehrung spröde versagen. Wird die Belastung als Verformung aufgebracht oder lagern sich im Moment des Reißens die Kräfte auf einen anderen Querschnitt um, dann wirkt die Bewehrung lediglich als "Rissbremse" in diesem einen Riß. Sie ist aber nicht im Stande in benachbarten Querschnitten weitere Risse zu erzeugen. Man spricht von einem Versagen 3 AT 504 665 B1 ohne Ankündigung bzw. einem spröden Versagen.
Bei Bauteilen im Betonbau muß nach den derzeit gültigen Normen für tragende Bauteile immer eine Mindestbewehrung eingelegt werden, die sicherstellt, daß bei Überbeanspruchung kein plötzliches Versagen eintritt, sondern das Versagen durch Risse und/oder große Verformungen angekündigt wird. Die Dimensionierung dieser Bewehrung erfolgt so, daß die Zugkraft die im Beton beim Reißen frei wird, von der Bewehrung aufgenommen werden muß. Die Menge an notwendiger Mindestbewehrung ist somit von der Zugfestigkeit des Betons abhängig. Je höher die Zugfestigkeit ist, umso größer ist die Menge an notwendiger Mindestbewehrung zur Vermeidung von Sprödbrüchen. In vielen Bauteilen mit Bewehrungsstahl ist es notwendig eine größere Menge Bewehrung für die Erfüllung der Kriterien für die Mindestbewehrung einzulegen als dies statisch erforderlich wäre. Die Bewehrung wird daher im Bauwerk nicht ausgenutzt, was zu einem weniger wirtschaftlichen Bauteil führt. Wird dem Beton als Bewehrung Fasern zugegeben, wird dieser Baustoff als Faserbeton bezeichnet. Die übertragbare Zugkraft im Riss wird bei Faserbeton als Nachrißzugfestigkeit bezeichnet. Bei üblichen Faserbetonen mit 20 bis 40 kg/m3 Drahtfasern ist die Nachrißzugfestigkeit im Vergleich zur Zugfestigkeit des Betons gering. Die vorhandene Bewehrung ist geringer als die Mindestbewehrung. Die Duktilität von herkömmlichem Faserbeton ist fraglich und die Rissbreitenbeschränkung ist mit Faserbeton alleine nicht möglich. Für einen duktilen Faserbeton dessen Bewehrungsmenge größer als die Mindestbewehrung ist, sind bei Beton mit einer Würfeldruckfestigkeit von ca. 30 N/mm2 mindestens 80 kg/m3 Drahtfasern notwendig.
In DE 3146261 wird ein faserförmiger Zuschlag für Beton oder Mörtel offenbart. Die Erfindung zeigt neben Fasern mit kugeligen, würfeligen, prismatischen und tropfenförmigen Körpern auch Fasern bzw. Faserbündel mit scheibenförmigen Elementen auf, deren Faserachse bzw. Faserachsen jedoch in der Scheibenebene liegen. Das scheibenförmige Element weist in dieser Ausformung keine mechanischen Vorteile bei einer Zugkraft in Faserrichtung auf, sondern verringert lediglich ein Abbrechen oder ein Aneinanderlegen der Fasern und ermöglicht somit eine kürzere freie Faserlänge. Wirkt die Zugkraft normal auf die Scheibenebene ist dies besonders nachteilig, da die Scheibe eine Schwachstelle bildet die zu Rissen führt, jedoch keine Faser diesen Riss kreuzt bzw. kreuzen kann. Eine Aktivierung der Fasern zur Erhöhung der Duktilität kann bei dieser Ausführung nicht erreicht werden und wurde auch nicht angedacht. Die beschriebenen scheibenförmigen Körper sind nicht normal zur Faser- bzw. Faserbündelachse angeordnet und können daher auch keine definierten Ebenen bzw. Volumina mit geringen Festigkeiten, die im Wesentlichen normal auf die Faserachse stehen, erzeugen. Die Effizienz der einzelnen Faser wird daher nicht erhöht.
In DE 29 30 939 A1 werden Körper für spröde, zu verstärkende Materialien, die auf Fasern oder Faserbündeln angeordnet sind und die Wülste und/oder Verdickungen bilden oder auch scheibenförmig sein können, beschrieben. Diese Körper sind kraftschlüssig mit den Fasern bzw. Faserbündeln verbunden und verankern diese durch ihre geometrische Form im zu verstärkenden, spröden Material. Die Körper bzw. scheibenförmigen Plättchen sollen als Anker bzw. Verankerung der Fasern bzw. Faserbündel im zu verstärkenden Material dienen. Sie sind deshalb auch nahe den Enden oder entlang eines langen Faserbündels angeordnet. Es sind immer mehrere Körper auf einer Faser angeordnet. Sie weisen zudem keine definierten Ebenen mit geringen Festigkeiten auf und dienen auch nicht dem initiieren von Rissen und ermöglichen daher auch keine bevorzugte Aktivierung. Die Körper dienen lediglich einer kraftschlüssigen Verankerung im Beton.
In GB 2 088 434 A werden scheibenförmige Körper aus z.B. Kunststoff für spröde, zu verstärkende Materialien, die auf Bewehrungsstäben angeordnet sind, offenbart. Die Körper dienen lediglich zur Positionierung der Bewehrung bzw. zur Gewährleistung eines definierten Abstandes von der Schalung. Ein initiieren von Rissen und eine verbesserte Aktivierung der Bewehrungsstäbe ist unter anderem wegen der offenen Gestaltung des Querschnitts nicht möglich. Zudem sind die mehrere Körper entlang des gesamten Bewehrungsstabes und nicht nur in der 4 AT 504 665 B1
Mitte angeordnet.
Aufgabe dieser Erfindung ist es für spröde Materialien wie beispielsweise Beton, Mörtel, Verputz, Polymerbeton, Kunststein, spröden Kunststoff mit einer geringeren Bewehrungsmenge als bei der herkömmlichen Anwendung ein duktiles Materialverhalten bzw. die Mindestbewehrung zu erreichen, die Duktilität nach Auftreten des ersten Risses zu steigern und/oder die Nachrisszugfestigkeit der Fasern zu erhöhen und/oder die Streuung der Nachrisszugfestigkeit zu verringern.
Die Lösung der Aufgabe wird beispielsweise für die Verwendung mit Beton erläutert. Sie gilt jedoch in gleicher Weise für Mörtel, Verputz, Polymerbeton, Kunststein, spröden Kunststoff und ähnliche spröde Materialien, die mit Fasern verstärkt bzw. bewehrt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen scheibenförmigen bzw. linsenförmigen Körper gelöst, der im Wesentlichen in der Mitte einer Faser bzw. eines Faserbündels angeordnet ist, wobei die Scheibenebene einen im Wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse der Faser bzw. des Faserbündels einschließt und der Körper eine geringere Zugfestigkeit und/oder einen geringeren Elastizitätsmodul und/oder eine geringere Zugfestigkeit in der Verbundfuge mit dem zu verstärkenden, spröden Material aufweist als das zu verstärkende, spröde Material besitzt.
Diese auf den Fasern bzw. Faserbündeln angeordneten Körper können dem Beton beim Mischen zugegeben werden. Dort wo diese Körper angeordnet sind, wird die Zugfestigkeit herabgesetzt und eine Sollbruchstelle erzeugt. Die Sollbruchstelle im oder am Körper entsteht durch Erreichen der geringen Zugfestigkeit im Körper oder in der Verbundfuge zwischen Körper und dem zu verstärkenden Material. Wird ein scheiben- oder linsenförmiger Körper mit geringerem Elastizitätsmodul als das zu verstärkende Material verwendet, dann entzieht sich der Körper der Kraftaufnahme und wirkt gleich wie eine Ebene mit geringer Zugfestigkeit. Dadurch werden die Spannungen im umgebenden zu verstärkenden Material erhöht, sodaß bei einer Belastung des Bauteils dort die Festigkeit früher als in Bereichen ohne erfindungsgemäße Körper erreicht wird. Der Beton reißt in oder bei den erfindungsgemäßen Körpern bei einem geringeren Spannungs-bzw. Kraftniveau als der umgebende Beton. Durch das Reißen im erfindungsgemäßen Körper oder an der Oberfläche des erfindungsgemäßen Körpers ist die effektive Zugfestigkeit des Bauteils geringer und es ist mit einer geringeren Bewehrung ein duktiles Verhalten zu erreichen (geringere Mindestbewehrung).
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Risse bei den Körpern auftreten und damit der Ort der Risse vordefiniert ist. Da durch den erfindungsgemäßen Körper erreicht wird, daß die Risse bei den Fasern bzw. Faserbündel, auftreten und diese den Riss kreuzen, können viele Fasern im Beton aktiviert werden, sodaß ein duktiles bzw. duktileres Verhalten entsteht. Bei Fasern erweist sich, wegen der zufälligen Verteilung, ein im Wesentlichen normal auf die Faser angeordneter, erfindungsgemäßer, scheibenförmiger Körper als besonders günstig. Denn liegt die Faser- bzw. Faserbündelachse in der Richtung einer wirkenden Zugkraft, wird die größte Fläche des erfindungsgemäßen, scheibenförmigen Körper für die Erzeugung einer Sollbruchstelle bzw. eines Risses aktiviert. Der erfindungsgemäße Körper weist somit auch die größte Wirksamkeit auf. Es entsteht ein Riss der von der Faser unter 90 Grad gekreuzt wird. Der Körper ist zudem in der Mitte der Faser angeordnet, wodurch die jeweilige Faser optimal aktiviert wird. Liegt die Faserachse jedoch normal auf eine wirkende Zugkraft, dann kann diese auch nicht zur Lastabtragung beitragen und ist unwirksam. Die Fläche des erfindungsgemäßen Körpers zur Erzeugung einer Sollbruchstelle weist dann die kleinste Fläche in Kraftrichtung auf und reduziert die Festigkeit des Querschnitts in dieser Richtung nur sehr geringfügig. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Risses bei einer unwirksamen Faser ist somit gering. Damit kann erreicht werden, daß vorzugsweise die günstig wirkenden Fasern aktiviert werden. Dies ist ein entscheidender Vorteil, denn bei herkömmlichem Faserbeton treten die Risse an der schwächsten Stelle auf und sind unabhängig vom Ort und der Orientierung der Fasern. Zudem ist die schwächste Stelle oftmals im Verbundbereich zwischen Zementstein und Zuschlag, wo keine Faser den Riss 5 AT 504 665 B1 kreuzen kann.
Vorteilhaft ist es bei scheibenförmigen und linsenförmigen Körpern den Rand spitz zulaufen zu lassen, damit im zu verstärkenden, spröden Material eine Art Kerbe vorhanden ist, die bei Belastung eine Spannungsspitze erzeugt und der Riß bei einer noch geringeren Kraft entsteht. Es ist auch vorteilhaft, wenn die Oberfläche der Körper strukturiert ist, damit schräg angreifende Druckkräfte besser in die Körper eingeleitet bzw. durchgeleitet werden können.
Die Faser, die den Riß kreuzt, kann entweder aus dem zu verstärkenden, spröden Material ausgezogen werden oder es kann die Faser durch Erreichen der Zugfestigkeit reißen. Welche Versagensart auftritt ist abhängig von der Oberfläche, dem Querschnitt, der Zugfestigkeit und dem Elastizitätsmodul der Faser, aber auch vom Verbund der Faser mit dem zu verstärkenden, spröden Material. Die Faser wird ausgezogen, wenn die aufnehmbare Zugkraft der Faser größer ist als die Verbundkraft zwischen Faser und dem zu verstärkenden, spröden Material. Dies ist bei herkömmlichen Drahtfasern mit und ohne Endhaken und Beton bis zu einer Würfeldruckfestigkeit von ca. 80 N/mm2 der Fall. Bei Beton mit hoher Druckfestigkeit, bei ultrahochfestem Beton und bei den meisten Kunststoffen ist die Verbundwirkung sehr gut und somit die Verbundkraft erhöht. Bei Fasern mit rauher Oberfläche, wie beispielsweise gefrästen Stahlfasern, oder bei Fasern mit Verankerungen wie Plättchen oder konischen Aufweitungen an oder nahe den Faserenden wird die Verbundkraft ebenfalls erhöht. Je dünner die Faser ist um so höher ist die Verbundkraft im Verhältnis zur aufnehmbaren Faserzugkraft. Die Verbundkraft kann somit durch geeignete Maßnahmen gesteigert werden, bis sie größer als die Faserzugfestigkeit ist und die Faser im Riß des zu verstärkenden Materials durch Erreichen der Zugfestigkeit versagt. Die Fasern mit erfindungsgemäßem Körper können ihre günstige Wirkung auch zusammen mit konventioneller Stabbewehrung entfalten.
Werden Fasern bzw. Faserbündel mit erfindungsgemäßen Körpern in zu verstärkenden, spröden Materialien eingesetzt und ist die aufnehmbare Kraft im Riß kleiner als die Kraft vor dem Reißen, dann kann durch die bessere Aktivierung eine Erhöhung des Mittelwerts der Nachrißzugfestigkeit und eine geringere Streuung erreicht werden. Dies führt zu einem höheren Bemessungswert. In einem solchen Fall kann es auch sein, daß die Betondruckfestigkeit geringer ist als ohne erfindungsgemäße Körper. Dies ist von untergeordneter Bedeutung, da die Betondruckfestigkeit bei Faserbetonbauteilen meist nicht ausgenutzt wird.
Vorteilhaft beim Einsatz der erfindungsgemäßen Körper zusammen mit Fasern ist, wenn die übertragbare Zugkraft nach dem Reißen im Riss größer ist als vorher und dadurch an einem benachbarten Querschnitt ein weiterer Riss entsteht. Dies kann mit Fasern erreicht werden, die aus dem zu verstärkenden, spröden Material ausgezogen werden oder durch Erreichen der Zugfestigkeit reißen. Die Rißöffnung hängt von der Steifigkeit der Fasern ab, die durch die wirksame Länge im Riß, den Querschnitt und den Elastizitätsmodul bestimmt ist. Die Rißbreite wird größer, je länger die wirksame Länge, je geringer der Querschnitt und je geringer der Elastizitätsmodul ist. Die wirksame Länge kann durch einen Überzug, der sich vom erfindungsgemäßen Körper in Richtung Faserenden erstreckt und einen schlechten Verbund mit dem Beton oder einen geringen Elastizitätsmodul aufweist, vergrößert werden. Sind die Fasern außerhalb des Überzuges verankert, dann wird durch eine größere Dehnlänge die Steifigkeit der Faser herabgesetzt und der Riss kann sich weiter öffnen, was zu einem duktileren Bauteilverhalten führt. Fasern in zu verstärkenden Materialien, die eine hohe bzw. höhere Verbundkraft als die maximale Faserzugkraft aufweisen, können besser ausgenutzt werden als Fasern die bei geringer Verbundkraft ausgezogen werden. Damit ist es möglich mit der gleichen Fasermenge höhere Festigkeiten im Riß zu erreichen.
Vorteilhaft ist auch, daß geringes Kriechen zu erwarten ist, da die Fasern kaum kriechen, der Beton zwischen den Rissen ungerissen ist und die dort auftretenden Zugspannungen wesentlich geringer als die Betonzugfestigkeit sind. Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung ist die Verringerung von Schwindrissen, da durch die erfindungsgemäßen Körper die Zugspannungen 6 AT 504 665 B1 abgebaut werden. Der Vorteil ist, daß im Beton weniger Mikrorisse beim Abbinden entstehen und zwischen den erfindungsgemäßen Körpern eine höhere Zugfestigkeit als ohne Körper vorhanden ist. 5 Die Menge an notwendiger Mindestbewehrung hängt von der Betonzugfestigkeit ab. Um eine geringere Mindestbewehrung einzusetzen wäre es auch möglich einen Beton mit einer geringeren Zugfestigkeit herzustellen. Da die Zugfestigkeit immer ca. 10% der Druckfestigkeit beträgt und auch mit der Verbundfestigkeit gekoppelt ist, würde eine Verringerung der Betonzugfestigkeit auch eine Verringerung der Verbundkraft bedeuten und somit eine geringere Nachrißzug-io festigkeit.
Die Erfindung wird nun beispielhaft an folgenden Figuren erläutert:
Fig. 1 zeigt Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Körpern, die auf unterschiedlichen 15 Fasern und Faseerbündeln angeordnet sind. Fig. 1 zeigt zudem Schnitte ll-ll von Fig. 2.
Fig. 2 zeigt die Schnitte l-l von Fig. 1, 3, 4 und 5.
Fig. 3 zeigt einen Körper mit Überzug über der Faser bzw. dem Faserbündel.
Fig. 4 zeigt einen Körper der aus dem gleichen Material besteht wie die Schicht mit der die Faser überzogen ist. 20 Fig. 5 zeigt einen Körper der aus dem gleichen Material wie die Faser bzw. Faserbündel sind.
In Fig. 1 sind die Körper 2 linsen- oder scheibenförmig und können auf ihrer Oberfläche eine Struktur aufweisen oder Öffnungen 4 die durch den erfindungsgemäßen Körper 2 hindurchgehen aufweisen, siehe Fig. 2. 25
In Fig. 2 werden mögliche Querschnitte der Körper 2 von Fig. 1, 3, 4 und Fig. 5 dargestellt. Mögliche Querschnitte können beliebige Umrisse, eine glatte oder rauhe Oberfläche, Öffnungen 4 oder Vorrichtungen zum Anklipsen der Körper 2 an die Fasern bzw. Faserbündel 1 aufweisen. 30 Es ist möglich solche Körper 2 aus Mörtel, Polymerbeton, Kunststoffen, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylclorid, Nylon herzustellen. Generell sind alle Materialien und Kombinationen von Materialien dafür verwendbar die eine geringere Zugfestigkeit und/oder einen niedrigeren Elastizitätsmodul als das zu verstärkende Material aufweisen und/oder eine geringere Zugfestigkeit in der Verbundfuge aufweisen, als das zu verstärkende Material besitzt. 35
Die Fläche mit geringer Zugfestigkeit in der Verbundfuge zwischen dem Körper 2 und dem zu verstärkenden Material oder der größte Querschnitt der Körper 2 soll für die Faser bzw. Faserbündel 1 mit 0.4 mm Durchmesser für eine besonders wirtschaftliche Anwendung mindestens das 100-fache, vorzugsweise das 200 bis 3000-fache des Querschnitts der Bewehrung 1 betra-40 gen. Für Fasern bzw. Faserbündel 1 mit anderen Durchmessern kann interpoliert werden. Bei erfindungsgemäßen Körpern 2 aus Polyethylen mit einem Durchmesser von 17 mm bewirken 100000 Körper/m3 eine Reduktion der effektiven Zugfestigkeit des Betons von ca. 30%.
Die Zugfestigkeit des Bauteils soll durch den Einsatz der Körper 2 um 20%, vorzugsweise um 45 50 bis 60% herabgesetzt werden. Je geringer die Reduktion der Zugfestigkeit ist um so mehr
Bewehrung 1 muß angeordnet werden. Generell ist anzustreben, daß die aufnehmbare Kraft im Riß größer ist als vor dem Reißen.
Fig. 1 zeigt Fasern bzw. Faserbündel 1 mit gekröpften, kegelförmigen, hakenförmigen und so geraden Enden, sowie gerade Enden mit Verankerungsplättchen. Fig. 1 zeigt auch raue flächige Fasern 1, Faserschlaufen 1 und gewellten Fasern 1. Zur Erhöhung der Verbundwirkung mit dem umgebenden Material kann die Faser 1 beispielsweise auch als gedrehter Rechteckquerschnitt ausgeführt werden oder beispielsweise unterschiedliche Querschnitte nacheinander aufgewalzt werden. 55

Claims (1)

  1. 7 AT 504 665 B1 Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Körper 2 auf einer Faser 1 mit einem Überzug 5 aus einem Material mit geringer Festigkeit und/oder niedrigem Elastizitätsmodul. Der Überzug erstreckt sich vom Körper 2 zum bis zum Ende der Faser bzw. Faserbündel 1 oder auch nur über einen Teilbereich. In Fig. 3 und 4 kann der Körper 2 und der Überzug 5 aus dem gleichen Material gefertigt sein. Der Überzug 5 kann sich bis zu den Enden 1 oder nahe den Enden der Faser bzw. Faserbündel 1 hin erstrecken und dabei eine konstante, variable oder abnehmende Dicke aufweisen. Der Körper 2 und der Überzug 5 können auch asymmetrisch zur Faser 1 angeordnet sein. In Fig. 5 ist ein Körper 2 und eine Faser bzw. ein Faserbündel 1 aus dem gleichen Material und die Form der Faser 1 ist beispielsweise derart, dass sie an den Enden eine Aufweitung zur besseren Verankerung aufweist. Eine solche Ausführung mit Körper 2 und Faser 1 aus einem Material ist besonders geeignet, wenn der Elastizitätsmodul des Fasermaterials geringer und/oder die Zugfestigkeit des Fasermaterials höher als die des zu verstärkenden spröden Materials ist. Die Faser bzw. Faserbündel 1 und die Querschnitte der Körper von Fig. 3, 4, und 5 können auch wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ausgeführt werden. Die Fasern bzw. Faserbündel 1 können aus Stahl, Faserverbundwerkstoff, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Kokosfasern, Sisalfasern, Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen sein. Generell sind alle Materialien und Kombinationen von Materialien für die Faser bzw. das Faserbündel 1 möglich, die eine Zugfestigkeit aufweisen. Es ist auch möglich die Faser bzw. das Faserbündel 1 mit einem Überzug zu versehen um den Verbund mit dem zu verstärkenden Material an den Enden zu konzentrieren und/oder die Gefahr des Abbrechens zu verringern und/oder die Schubspannungen gleichmäßig einzuleiten. Die Dicke der Faser bzw. des Faserbündels 1 mit und ohne Überzug kann zwischen 5 Mikrometer und 1 mm sein. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Fasern 1 kann zwischen 20 und 130, vorzugsweise zwischen 50 und 80 betragen. Lange Fasern können die gleichen Durchmesser wie kurze Fasern aufweisen. Patentansprüche: 1. Körper (2) für spröde, zu verstärkende Materialien, insbesondere Beton, Stahlbeton, Spannbeton, Beton mit Stäben aus Faserverbundwerkstoff, Mörtel, Verputz, Polymerbeton, Kunststein, spröde Kunststoffe, der auf einer Faser oder einem Faserbündel (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige bzw. linsenförmige Körper (2) im Wesentlichen in der Mitte der Faser bzw. des Faserbündels (1) angeordnet ist, wobei die Scheibenebene einen im Wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse der Faser bzw. der Faserbündels (1) einschließt und der Körper (2) eine geringere Zugfestigkeit und/oder einen geringeren Elastizitätsmodul und/oder eine geringere Zugfestigkeit in der Verbundfuge mit dem zu verstärkenden, spröden Material aufweist als das zu verstärkende, spröde Material besitzt. 2. Körper (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) Ausnehmungen (4) und/oder Profilierungen aufweist. 3. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des scheibenförmigen Körpers (2) in der Scheibenebene rund, rechteckig, oval oder sternförmig ist. 4. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser oder der größte Abstand in Scheibenebene des scheiben- oder linsenförmigen Körpers (2) mindestens das 3 fache der größten Scheibendicke, vorzugsweise das 5 bis 30 fache beträgt. 5. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) aus Mörtel, Polymerbeton, Kunststoffen, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyvi- 8 AT 504 665 B1 nylclorid, Nylon oder Kombinationen daraus hergestellt ist. 6. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) an der Faser bzw. dem Faserbündel (1) durch eine Klipsverbindung angebracht ist. 7. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des Körpers (2) und/oder die Verbundfestigkeit um 20%, vorzugsweise um 50 bis 60% geringer ist als die Zugfestigkeit des spröden, zu verstärkenden Materials ist. 8. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul des Körpers (2) mindestens ein drittel, vorzugsweise ein 50-stel bis ein 200-stel des spröden, zu verstärkenden Materials aufweist. 9. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) zusammen mit Fasern bzw. Faserbündeln (1) aus Stahl, Faserverbundwerkstoffen, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern, Aramidfasern, Kokosfasern, Sisalfasern, Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen eingesetzt ist. 10. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des scheiben-oder linsenförmigen Körpers (2) spitz zuläuft. 11. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Querschnitt in Scheibenebene des Körpers (2) mindestens das 100-fache, vorzugsweise das 200 bis 3000-fache, des Faserquerschnitts (1) aufweist. 12. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) auf einer Faser (1) angeordnet ist, deren Oberfläche strukturiert, in Längsrichtung gerade oder gewellt ist oder an mindestens einem ihrer Enden ein- oder zweifach gekrümmte Haken, eine kegelförmige Verdickung oder eine Ankerplatte aufweist. 13. Körper (2) nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) auf einer Faser (1) angeordnet ist, die einen Überzug (5) aufweist, der die Faser (1) ganz oder nur teilweise umschließt. 14. Körper (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (5) und der Körper (2) aus dem gleichen Material ausgeführt sind und der Körper (2) in den Überzug (5) übergeht. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen
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GB2088434A (en) * 1980-12-01 1982-06-09 Conac Ltd Resilient Deformable Reinforcement-bar Spacer
DE3146261A1 (de) * 1981-11-21 1983-06-01 Imchemie Kunststoff Gmbh, 5632 Wermelskirchen Faserfoermiger zuschlag

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