DE202008017465U1 - Hybrid textile reinforcement of masonry, textile-reinforced construction elements or reinforcing layers for construction elements - Google Patents

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Abstract

Hybride textile Bewehrungsstruktur für Mauerwerk, textilbewehrte Bauelemente bzw. Verstärkungsschichten für Bauelemente aus mineralisch gebundenen Baustoffen, insbesondere aus Beton, bei dem als Bewehrungsmaterial gitterartige Textilstrukturen aus betonverträglichen Hochleistungsfasern verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartigen Textilstruktur (1) gleichzeitig hochfeste Bewehrungselemente (2) in Längs- und/oder Querrichtung besitzt und zudem in Längs- und/oder Querrichtung mit Elementen (3) ausgestattet ist, die eine hohe Duktilität besitzen.Hybrid textile reinforcing structure for masonry, textile-reinforced structural elements or reinforcing layers for building elements made of mineral-bound building materials, in particular of concrete, in which lattice-like textile structures made of concrete-compatible high-performance fibers are used as reinforcing material, characterized in that the lattice-like textile structure (1) simultaneously high-strength reinforcing elements (2) has in the longitudinal and / or transverse direction and also in the longitudinal and / or transverse direction with elements (3) is equipped, which have a high ductility.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hybride textile Bewehrung, textilbewehrte Bauelemente bzw. Verstärkungsschichten für Bauelemente, die insbesondere für ein erdbebensicheres Bauen zum Einsatz kommen. Die Bewehrung wird unter der Putzschicht eingesetzt und besitzt sowohl lastaufnehmende Elemente, die die Zugfestigkeit der mineralischen Baustoffe verbessern, als auch Elemente mit einer hohen Duktilität, die nach dem Bruch eine totale Zerstörung verhindern.The The invention relates to a hybrid textile reinforcement, textile-reinforced Building elements or reinforcement layers for building elements, which are used in particular for earthquake-proof construction come. The reinforcement is inserted under the plaster layer and possesses both load - bearing elements, the tensile strength of the improve mineral building materials, as well as elements with a high ductility, after the break a total destruction prevent.

Die Erfindung betrifft auch die Herstellung und den Einsatz dieser hybriden textilen Bewehrung, sowie die Herstellung daraus gefertigter textilbewehrter Bauelemente bzw. Verstärkungsschichten für Bauelemente aus mineralisch gebundenen Baustoffen, bei denen als Bewehrungsmaterial gitterartige Textilstrukturen aus betonverträglichen Hochleistungsfasern und spezielle strangartige Elemente mit hoher Duktilität eingesetzt werden.The The invention also relates to the preparation and use of these hybrid textile reinforcement, as well as the production thereof made of textile reinforced Components or reinforcing layers for components from mineral bound building materials, where as reinforcing material grid-like textile structures made of concrete-compatible high-performance fibers and special stringy elements with high ductility be used.

Zur Erhöhung der Festigkeit in Betonelementen oder anderen Kunststeinen sind Stahlbewehrungen bekannt. Diese werden als vorgefertigte Elemente in Quer- und Längsrichtung mehrdimensional meist in Handarbeit eingelegt, die sehr arbeits- und kostenaufwendig ist. Des Weiteren ist bereits bekannt, zur Bewehrung textile oder andere hochpolymere Stoffe in Faser-, Strang- und Bandform sowie Fadenkonstruktionen und Faservliese einzusetzen.to Increasing the strength in concrete elements or others Artificial stones are known as steel reinforcements. These are considered pre-made Elements in the transverse and longitudinal direction mostly multidimensional crafted, which is very laborious and costly. Furthermore, it is already known, for reinforcement textile or other High-polymer materials in fiber, strand and ribbon form as well as thread constructions and fibrous webs.

Aus der DD 210 102 ist beispielsweise eine linienförmige Bewehrung in Form von Kernmantelkonstruktionen bekannt, die einen Zugbeanspruchung tragenden dehnbaren flexiblen, vorzugsweise textilen Kern aufweist, der von weiteren Bestandteilen umgeben und mit diesen kraftschlüssig verbunden ist. Bei dieser textilen Bewehrung handelt es sich ausschließlich um eine Transportbewehrung, die zu keiner Erhöhung der Biegezugfestigkeit führt. Zum anderen bestehen die Nachteile dieser bekannten Bewehrung darin, dass die Lagefixierung des Bewehrungsmaterials bei der Herstellung des Bauteiles aus Beton nicht ausreichend gewährleistet ist, was zu einer ungleichmäßigen Bewehrung innerhalb des Bauteiles führt.From the DD 210 102 For example, a linear reinforcement in the form of core shell constructions is known, which has a tensile stress-bearing flexible, preferably textile core, which is surrounded by other components and connected to these non-positively. This textile reinforcement is exclusively a transport reinforcement which does not increase the bending tensile strength. On the other hand, there are the disadvantages of this known reinforcement is that the positional fixation of the reinforcing material is not sufficiently ensured in the manufacture of the component made of concrete, resulting in uneven reinforcement within the component.

In der DD 275 008 ist ein Verfahren zur Lagefixierung linienförmiger flexibler Bewehrungselemente beschrieben, das bei der vertikalen Fertigung von plattenförmigen Bauelementen angewendet wird. Dabei werden linienförmige flexible Bewehrungsseile parallel zueinander in Abständen mit einem Flächengebilde verbunden. Dieses Verfahren ist nur für die vertikale Herstellung von Bauteilen anwendbar, da das Flächengebilde als Trägerelement für die Bewehrungsseile nur in einem entspannten Zustand eingesetzt werden kann. Die Lagefixierung der Bewehrungsseile erfolgt direkt beim Einfüllen des Baustoffes in die Form, weil der Baustoff das Flächengebilde in der Form strafft. Die Anwendung dieses Verfahren für eine horizontale Fertigung von Bauteilen bzw. gewölbten oder anderweitig verformten Bauteilen ist damit nicht möglich.In the DD 275 008 A method for fixing the position of line-shaped flexible reinforcing elements is described, which is used in the vertical production of plate-shaped components. In this case, line-shaped flexible reinforcing cables are connected in parallel to each other at intervals with a fabric. This method is only applicable for the vertical production of components, since the sheet can be used as a carrier element for the reinforcing ropes only in a relaxed state. The position fixation of the reinforcement ropes takes place directly during the filling of the building material into the mold, because the building material tightens the fabric in the form. The application of this method for a horizontal production of components or curved or otherwise deformed components is thus not possible.

Aus der DE 197 19 049 A1 ist eine Methode bekannt, die starre Bewehrungselemente wie glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe (GFK) in ein textiles Gitter einbringt und fixiert. Diese sind zur lastaufnehmenden Bewehrung geeignet, führen aber durch ihr geringes duktiles Bruchverhalten auch zum Totalversagen des Bauwerkes.From the DE 197 19 049 A1 is known a method that brings rigid reinforcement elements such as glass fiber reinforced plastic rods (GRP) in a textile grid and fixed. These are suitable for load-bearing reinforcement, but due to their low ductile fracture behavior also lead to total failure of the structure.

Aus der KR 2004 002 1018 ist eine Methode bekannt, die eine erdbebensichere Verstärkung von Betonsäulen beschreibt. Hierbei werden die Betonsäulen in regelmäßigen Abständen vertikal mit Karbonfaserschichten verstärkt und horizontal mit Glassfasertextilien umwickelt, was eine material- und kostenintensive Methode darstellt. Mehrlagige textilbewehrte Betonumhüllungen nach ähnlicher Methode werden auch in der DE 102 32 142 A1 beschrieben.From the KR 2004 002 1018 a method is known which describes an earthquake-proof reinforcement of concrete columns. Here, the concrete columns are reinforced vertically at regular intervals with carbon fiber layers and horizontally wrapped with glass fiber textiles, which is a material and cost-intensive method. Multi-layered textile-reinforced concrete sheaths by a similar method are also used in the DE 102 32 142 A1 described.

In der JP 2005 068 669 wird das erdbebengerechte Verstärken von Erdwällen mit Geotextilien beschrieben. Diese Methode ist nicht auf Mauerwerk übertragbar.In the JP 2005 068 669 describes the earthquake-proof reinforcement of earth walls with geotextiles. This method is not transferable to masonry.

Das Ziel bei erdbebensicherem Bauen ist es, die verheerenden Folgen bei in sich zusammenstürzenden Bauwerken abzumildern bzw. den Einsturz selbst weitestgehend zu vermeiden. Nach dem Versagensbruch ist der totale Kollaps des Bauwerkes zu verhindern, um den Insassen die Möglichkeit zu geben, aus dem Bauwerk zu flüchten.The The goal of earthquake-proof construction is to devastate the consequences mitigate in collapsing structures or to avoid the collapse itself as far as possible. After the failure is to prevent the total collapse of the structure to the occupants to give the opportunity to escape from the building.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine textile Bewehrung, textilbewehrte Bauelemente bzw. Verstärkungsschichten für Bauelemente zu schaffen, bei dem die hybride textile Bewehrungsstruktur entsprechend der geforderten Form und Funktion des fertigen Bauelementes tragende Elemente aufweist und zusätzlich zu den lastaufnehmenden Elementen mit Elementen versehenen ist, die eine hohe Duktilität besitzen und so ein duktiles, mehrstufiges Bruchverhalten einer hybriden textilen Bewehrung erlauben.The The object of the invention is therefore to provide a textile reinforcement, Textile reinforced components or reinforcing layers for To create components in which the hybrid textile reinforcement structure according to the required shape and function of the finished component has load-bearing elements and in addition to the load-bearing Elements with elements that have a high ductility own and so a ductile, multi - stage break behavior of a allow hybrid textile reinforcement.

Zur Verbesserung der Erdbebensicherheit, insbesondere von Mauerwerk, wird eine hybride textile Bewehrung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß aus einem hochzugfesten und gering dehnbaren alkaliresistentem Glas- oder Carbongitter besteht, welches in bestimmter Rasterung angeordnet ist.to Improvement of seismic safety, especially of masonry, a hybrid textile reinforcement is proposed according to the invention a high-tensile and low-expansion alkali-resistant glass or carbon mesh consists, which arranged in a certain pattern is.

Die erfindungsgemäße hybride textile Bewehrungsstruktur besitzt zusätzlich zur o. g. textilen Grundstruktur mehrere in Abständen angeordnete Fadenstrukturen, die eine extrem hohe Duktilität, d. h. Dehnung und plastische Verformbarkeit besitzen.The hybrid textile reinforcing structure according to the invention has, in addition to the above-mentioned basic textile structure, several spaced-apart ones Thread structures that have an extremely high ductility, ie elongation and plastic deformability.

Die erfindungsgemäße hybride textile Bewehrungsstruktur wird ähnlich wie bekanntes Putzträgergitter auf das Mauerwerk aufgebracht und in einen Spezialmörtel eingebettet.The Hybrid textile reinforcement structure according to the invention is similar to known plaster carrier grid on applied the masonry and embedded in a special mortar.

Durch günstige Auswahl des Materialeinsatzes der Bewehrungselemente und der Textilstruktur kann nach einer wirtschaftlich effektiven Flächenbildungstechnologie vorgefertigt werden. Der Einbau kann ohne zusätzliche Hilfsmittel und Arbeitsprozesse zur Lagefixierung in der Materialmatrix unabhängig von der Form und Größe der herzustellenden Bauteile erfolgen, wodurch anschließend mit dem Baustoff ein inniger Verbund entsteht.By favorable selection of the material use of the reinforcing elements and the textile structure may be of an economically effective Surface forming technology are prefabricated. The installation can without additional aids and work processes for fixing the position in the material matrix regardless of the shape and size the components to be manufactured, whereby subsequently An intimate bond is created with the building material.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene hybride textile Bewehrungsstruktur. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Solved The object is achieved by the hybrid textile described in claim 1 Reinforcement structure. Advantageous developments are in the dependent claims described.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, das im Erdbebenfall (hohe dynamische Belastung der Mauerwerksteile) die textile Bewehrung mit den eingearbeiteten AR-Glas- oder Carbon-Anteilen zunächst die entstehenden Kräfte aufnimmt, wobei gleichzeitig die Rissbildung minimiert wird.Of the Advantage of the solution according to the invention exists in the earthquake case (high dynamic loading of the masonry parts) the textile reinforcement with the incorporated AR glass or carbon components first receives the resulting forces, wherein at the same time the crack formation is minimized.

Nach dem Versagen der textilen Grundstruktur (Bruchstufe 1) des Bewehrungsgitters, kommen die Elemente zum Einsatz, die eine extrem hohe Duktilität, d. h. Dehnung und plastische Verformbarkeit besitzen (Bruchstufe 2)To the failure of the basic textile structure (break level 1) of the reinforcing grid, the elements are used which have an extremely high ductility, d. H. Have elongation and plastic deformability (fracture stage 2)

Damit wird eine Bruchsicherung erzielt, d. h. es wird das Nachbruchverhalten verbessert, indem die Mauerwerksteile nicht völlig in ihre Einzelteile zerlegt werden (Schaffung von Überlebensnischen) und damit die Überlebenschance von im Gebäude befindlichen Personen erhöht.In order to a breakage is achieved, d. H. it becomes the Nachbruchverhalten improved by the masonry parts are not completely in their Items are disassembled (creating survival niches) and thus the chance of survival in the building persons.

Als hochdehnbares duktiles Material werden bevorzugt KEMAFIL® Fäden eingesetzt. Es handelt sich hierbei um gebündelte hochdehnbare Faserstränge, die durch die radialen Schnürkräfte eines Maschenmantels kompakt verbunden sind. Bei hoher Krafteinwirkung kommt es zum Gleiten der innen liegenden Fadengruppen, was zu einer wesentlichen Verbesserung der Duktilität führt.As a high-stretch ductile material are preferably used KEMAFIL ® threads. These are bundled high-tensile fiber strands, which are compactly connected by the radial lacing forces of a mesh sheath. At high force it comes to sliding of the inner thread groups, resulting in a significant improvement in ductility.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen in der Nutzung der Korrosionsbeständigkeit der textilen Bewehrungskonstruktion und damit in der Verringerung der bei der Stahlbewehrung erforderlichen Betonabdeckung. Dadurch können die textilen Bewehrungen oberflächennah besonders günstig in der Zugzone eingesetzt werden. Außerdem kann die verwendete textile Bewehrung unabhängig vom Verarbeitungsort und der Verarbeitungszeit hergestellt werden, da sie besonders günstig lager- und transportfähig ist. Die Anpassung an unterschiedliche Abmessungen und Formen der verschiedenen Bauelemente ist ebenfalls gewährleistet.Further Advantages of the solution according to the invention lie in the use of corrosion resistance of the textile Rebar construction and thus in the reduction in the Steel reinforcement required concrete cover. Thereby can the textile reinforcements near the surface are particularly favorable be used in the tension zone. In addition, the used textile reinforcement regardless of the place of processing and the Processing time are produced, as they are particularly favorable is storable and transportable. The adaptation to different Dimensions and shapes of the various components is also guaranteed.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inThe Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail. The accompanying drawings show in

1 zeigt eine hybride biaxiale Bewehrungsstruktur (1) mit in 0° und 90°Richtung parallel angeordneten Bewehrungselementen (2) und dazu parallel in 0° und 90°Richtung parallel angeordneten duktilen Elementen (3), 1 shows a hybrid biaxial reinforcement structure ( 1 ) with reinforcing elements arranged in parallel in the 0 ° and 90 ° directions ( 2 ) and in parallel in the 0 ° and 90 ° direction arranged in parallel ductile elements ( 3 )

2 ist eine hybride textile Bewehrungsstruktur mit triaxialem Fadenverlauf. 2 is a hybrid textile reinforcement structure with a triaxial thread course.

Die in 1 dargestellte textile biaxiale Bewehrungsstruktur (1) besteht aus AR-Glas 1200 tex mit einer Maschenweite von 12 mm gefertigt auf einer Kettenwirkmschine mit Parallelschusseinrichtung. Der Abstand der Parallel- und Schussfäden aus hochfestem Bewehrungs-Material (2), das vorzugweise aus Carbon-Fäden oder Glas besteht, beträgt 12 mm.In the 1 illustrated textile biaxial reinforcement structure ( 1 ) consists of AR glass 1200 tex with a mesh width of 12 mm manufactured on a warp knitting machine with parallel shooting device. The distance between the parallel and weft threads made of high-strength reinforcing material ( 2 ), which preferably consists of carbon threads or glass, is 12 mm.

Der Abstand der Parallel- und Schussfäden und Längsfäden aus hochdehnbaren duktilen Materialien (3) in der Ausführung von KEMAFIL®-Fäden beträgt 60 mm. Anstelle von KEMAFIL® kann auch anderes Kern-Mantel-Material oder gebündelte Fadenstrukturen eingesetzt werden.The spacing of the parallel and weft threads and longitudinal threads of highly ductile ductile materials ( 3 ) in the execution of KEMAFIL ® threads is 60 mm. Instead of KEMAFIL ® other core-shell material or bundled thread structures can be used.

Beide Fadensysteme werden durch das Wirkverfahren fest in die biaxiale Struktur eingebunden.Both Thread systems are fixed by the knitting process in the biaxial Structure integrated.

Die Längsschussfäden aus hochfestem, dehnungsarmen Material sind völlig gestreckt ohne jegliche Strukturdehnung als Stehschuss eingebunden. Das hochdehnbare, duktile Material kann zur Erzeugung einer zusätzlichen Strukturdehnung in Längsrichtung als Schuss unter 1 eingebunden werden. Hierdurch entsteht eine leichte Ondulation, die sich bei hoher Belastung günstig auf die Duktilität auswirkt. Für Beanspruchungen, die in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind, ist der Einsatz von triaxialen oder multiaxialen Strukturen vorteilhaft (siehe 2).The longitudinal weft threads made of high-strength, low-stretch material are fully stretched without any structural strain involved as a shot. The highly ductile, ductile material may be incorporated as a weft below 1 to produce additional structural elongation in the longitudinal direction. This results in a slight ondulation, which has a favorable effect on the ductility at high load. For stresses directed in different directions, the use of triaxial or multi-axial structures is advantageous (see 2 ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Hybride textile Bewehrungsstruktur für Mauerwerk, textilbewehrte Bauelemente bzw. Verstärkungsschichten für Bauelemente aus mineralisch gebundenen Baustoffen, insbesondere aus Beton, bei dem als Bewehrungsmaterial gitterartige Textilstrukturen aus betonverträglichen Hochleistungsfasern verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterartigen Textilstruktur (1) gleichzeitig hochfeste Bewehrungselemente (2) in Längs- und/oder Querrichtung besitzt und zudem in Längs- und/oder Querrichtung mit Elementen (3) ausgestattet ist, die eine hohe Duktilität besitzen.Hybrid textile reinforcing structure for masonry, textile-reinforced structural elements or reinforcing layers for building elements made of mineral-bound building materials, in particular of concrete, in which lattice-like textile structures made of concrete-compatible high-performance fibers are used as the reinforcing material, characterized in that the lattice-like textile structure ( 1 ) simultaneously high-strength reinforcing elements ( 2 ) in the longitudinal and / or transverse direction and also in the longitudinal and / or transverse direction with elements ( 3 ), which have a high ductility. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die hochfesten Bewehrungselemente (2) aus Fadensystemen mit hohem E-Modul, vorzugsweise aus AR-Glas oder Carbon bestehen, die in 0° und/oder 90° Richtung parallel angeordneten sind.Hybrid textile reinforcing structure according to claim 1, characterized in that the high-strength reinforcing elements ( 2 ) consist of thread systems with a high modulus of elasticity, preferably made of AR glass or carbon, which are arranged in parallel in the 0 ° and / or 90 ° direction. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die hochfesten Bewehrungselemente (2) aus Fadensystemen mit hohem E-Modul, vorzugsweise aus AR-Glas oder Carbon bestehen, die in 0° und/oder 90°Richtung parallel angeordneten sind und dass zusätzlich Diagonalfäden angeordnet sind.Hybrid textile reinforcing structure according to claim 1, characterized in that the high-strength reinforcing elements ( 2 ) consist of thread systems with high modulus, preferably made of AR glass or carbon, which are arranged in parallel in 0 ° and / or 90 ° direction and that in addition diagonal threads are arranged. Hybride textile Bewehrungsstruktur einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die hochfesten Bewehrungselemente (2) starr in Form von Stäben in Querrichtung oder flexiblem stab- bzw. rohrartigem Endlosmaterial in 0° und/oder 90° Richtung eingearbeitet sind.Hybrid textile reinforcing structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the high-strength reinforcing elements ( 2 ) are rigidly incorporated in the form of rods in the transverse direction or flexible rod or tube-like endless material in 0 ° and / or 90 ° direction. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die hochfesten Bewehrungselemente (2) in unterschiedlichen Abständen eingearbeitet sind.Hybrid textile reinforcing structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high-strength reinforcing elements ( 2 ) are incorporated at different intervals. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die duktilen Elemente (3) aus Fadensystemen mit geringem E- Modul vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen bestehen, die in 0° und/oder 90° parallel angeordneten sind.Hybrid textile reinforcement structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ductile elements ( 3 ) of thread systems with low modulus of elasticity preferably made of polypropylene or polyethylene, which are arranged in parallel at 0 ° and / or 90 °. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass duktile Elemente (3) vorzugweise aus Kemafil®-Fäden bestehen, die eine hohe plastische Verformbarkeit besitzen und die als paralleler Schuss in Querrichtung und/oder Schuss in Längsrichtung eingebunden sind.Hybrid textile reinforcing structure according to one of claims 1 to 6, characterized in that ductile elements ( 3 ) Preferably consist of Kemafil ® filaments, which have a high plastic deformability, which are incorporated by parallel shot in the transverse direction and / or weft in the longitudinal direction. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die duktilen Elemente (3) in Längsrichtung leicht onduliert und als Schuss unter 1 eingebunden sind.Hybrid textile reinforcing structure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ductile elements ( 3 ) are slightly undulating in the longitudinal direction and are included as a shot under 1. Hybride textile Bewehrungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass zu den Elementen des Bewehrungsmaterial (2) und (3) weitere textile oder nichttextile Armierungen zwischen die Bewehrungselemente (2) und die duktilen Elemente (3) eingearbeitet sind.Hybrid textile reinforcing structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that to the elements of the reinforcing material ( 2 ) and ( 3 ) additional textile or non-textile reinforcements between the reinforcing elements ( 2 ) and the ductile elements ( 3 ) are incorporated.
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