This paper aims at extending the existing knowledge regarding the pull-out behavior of single steel fibers embedded in high-and ultra-high-strength concretes with compressive strengths exceeding 100 MPa. Apart from the compressive strength, straight fibers, and fibers with hooked-ends as well as different embedded lengths are considered. The experiments have shown that the bond strength for straight fibers increases with an increasing compressive strength, mechanical anchorage in terms of hooks multiply the load-bearing capacity. For hooked end fibers in ultrahigh performance concrete (UHPC) fiber rupture occurred. Special attention was paid to characterize scatter adequately. Especially for hooked-end fibers in UHPC conventional slip-wise averaging does not represent the maximum load well. Therefore, a more precise approach basing on characteristic points is introduced. The experimental results are presented to be used for calibration and validation of numerical models. As an example, an elasto-plastic phase-field model using a Drucker-Prager yield condition is developed, which represents the pull-out behavior of straight fibers satisfyingly. K E Y W O R D Shook-end, HPC, phase-field modeling, pull-out test, steel fibers, UHPC

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Im Beitrag wird die Prognosefähigkeit eines numerischen Mehrebenen‐Modells für stahlfaserverstärkte Betonstrukturen aus hochfestem Beton anhand einer die Faser‐ und die Strukturebene umfassenden Testserie systematisch untersucht. Die experimentelle Studie umfasst Auszugsversuche an Dramix 3D 55/60 und 65/60 Fasern in hochfestem Beton mit unterschiedlichen Einbettungslängen und Neigungen zur Rissfläche auf der Mesoskala sowie Dreipunkt‐Biegezugversuche an gekerbten Balken mit drei stark unterschiedlichen Fasergehalten zur Abbildung des Strukturverhaltens. Das numerische Modell ist derart konzipiert, dass es die direkte Verfolgung des Einflusses der Entwurfsparameter wie Faserart, Faserorientierung, Fasergehalt und Betonfestigkeit auf die Strukturantwort ermöglicht. Hierzu werden Submodelle auf der Ebene der Einzelfaser zu Rissüberbrückungsmodellen in Abhängigkeit von Faserorientierung und Fasergehalt zusammengeführt und zum Zwecke numerischer Strukturanalysen in ein Finite‐Elemente‐Modell integriert. Die Validierung der Modelle für endverankerte Stahlfasern zeigt, dass die wesentlichen Interaktionsmechanismen zwischen Faser und hochfestem Beton für alle untersuchten Fälle (Faserorientierung, Einbettungslängen) wirklichkeitsnah abgebildet werden. Auf der Strukturebene zeigen die Ergebnisse der numerischen Simulationen auf Basis des Faserbetonmodells eine sehr gute Übereinstimmung für alle Fasergehalte, sowohl was die maximale Last als auch das Nachbruchverhalten betrifft.

This contribution aims to analyze the deterioration behaviour of steel fibre-reinforced high-performance concrete (HPC) in both experiments as well as numerical simulations. For this purpose, flexural tensile tests are carried out on beams with different fibre contents and suitable damage indicators are established to describe and calibrate the damage behaviour numerically using a phase-field model approach. In addition to conventional measurement methods, the tests are equipped with acoustic emission sensors in order to obtain a more precise picture of crack evolution by observing acoustic events. It is shown that, in addition to classical damage indicators, such as stiffness degradation and absorbed energy, various acoustic indicators, such as the acoustic energy of individual crack events, can also provide information about the damage progress. For the efficient numerical analysis of the overall material behaviour of fibre-reinforced HPC, a phenomenological material model is developed. The data obtained in the experiments are used to calibrate and validate the numerical model for the simulation of three-point bending beam tests. To verify the efficiency of the presented numerical model, the numerical results are compared with the experimental data, e.g., load-CMOD curves and the degradation of residual stiffness.