In statically indeterminate systems, imposed deformation generally cannot set freely. In order to achieve the deformation compatibility, constraint forces are required. From this, it can be deduced that the constraint forces for a given deformation are dependent on the stiffness of the system. The greater the stiffness, the greater the internal constraint forces. For this reason, constraint forces in reinforced concrete structures are generally worth mentioning and must be taken into account in the design. The accurate development of a constraint force depends on numerous factors. These are mainly the stiffness distribution over the length, stiffness of the cross section, ductility of the reinforcement and creep ability of concrete. To gain more information about the real behavior, experiments were carried out on reinforced concrete beams and prestressed beams.
The strengthening of concrete structures is becoming more and more important. To achieve this need for strengthening measures, technically innovative, simple and economical systems for subsequent strengthening are required. At the University of Innsbruck, a system for subsequent strengthening of the punching shear zone through the installation of concrete screws has been developed. These screws are installed from the soffit side of the slab in vertically predrilled holes and are arranged concentrically around the support. This paper discusses the results of four test series, with a total of 21 specimens used to develop the system. The system, which can be very easily installed, demonstrates a significant increase of the shear punching capacity and a reduction in brittle failure modes. In addition, cyclic loading with typical levels of service load has no negative effect on the effectiveness of the system. Finally, the influence of the flexural reinforcement ratio on the effectiveness of the strengthening system was investigated.
Das Verbundverhalten von Betonschrauben mit großem Durchmesser wird mittels Auszugsversuchen mit enger Stützung untersucht. Durch das Eindrehen von Betonschrauben in das erstellte Bohrloch wird eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt, über deren Verhalten wenig bekannt ist. Zusätzlich zur konventionellen Installation auf Basis des Hinterschnitts wurde eine Variante mit zusätzlichem Verbundmörtel untersucht. In ersten Versuchen wird der Einfluss der Verbundlänge der Schrauben auf das Tragverhalten durch Variation der Anzahl an Gewindegängen für verschiedene Betondruckfestigkeiten betrachtet. Um genauere Auskunft über die Spannungsverteilung im Kraftübertragungsbereich zu erhalten, wurden anschließend zwei Arten von Messschrauben mit Dehnmessstreifen im Verbundbereich entwickelt. Aus den Erkenntnissen, die mit diesen Messschrauben gewonnen wurden, wird eine Ansatzfunktion abgeleitet, mit welcher die Verteilung der Längsspannung beschrieben werden kann. Aus dieser Verteilung kann anschließend analytisch auf die Verbundspannungsverteilung rückgerechnet werden. Abschließend wird ein Vergleich mit dem gängigen Ansatz einer konstanten Verbundspannung untersucht.
Die besondere Eignung textilbewehrter Betone zur nachträglichen Verstärkung bestehender Stahlbetonbauteile konnte bereits in zahlreichen Studien eindrucksvoll belegt werden. Bei den dabei durchgeführten Untersuchungen konnte zusätzlich zur Verstärkungswirkung häufig auch ein günstiger Einfluss der textilbewehrten Verstärkungsschicht auf das Rissverhalten der untersuchten Probekörper festgestellt werden. Textilbeton zeigt somit auch in der Funktion als schützende Schicht zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit der bestehenden Bausubstanz großes Potenzial. Tiefgreifende Kenntnisse über den Prozess der Rissbildung und die Entwicklung der Rissbreiten im Textilbeton sind dabei für eine diesbezügliche Anwendung von besonderer Bedeutung. Der vorliegende Beitrag berichtet von experimentellen Untersuchungen zum Rissverhalten von Textilbeton unter einaxialer Zugbelastung sowie die Ableitung eines Berechnungsmodells zur direkten Berechnung der maximalen Rissbreite.Investigation of crack width in textile reinforced concreteSeveral studies have verified the suitability of textile reinforced concrete (TRC) for the strengthening of existing reinforced concrete structures. Furthermore, experiments have also shown that TRC strengthening layers have a positive impact on the crack behavior of tested specimens. This effect indicates a high potential for the use of TRC as a protection layer for increasing the durability of existing structures. In order to use TRC as a protective layer, however, a better understanding of its crack behavior and crack width development is needed. The present study reports on experimental investigations of TRC crack behavior under unidirectional stress and a theoretical model for predicting maximum crack width.
Constraint forces are directly proportional to the stiffness of the system, so the size of the constraining force reduction depends on the ability of the system to reduce stiffness by the cracking of concrete, the plasticizing of reinforcement, or a time‐dependent process. Constraint forces can be differentiated in two cases: internal forces due to constraints that have the same or opposite action effects as the load in the relevant cross sections. For the first case, extensive experimental investigations have already been performed, and the results have been presented. For the second case, new extended experimental and numerical investigations were carried out to understand the development of the constraint. In these new tests, the concrete strength, percentage of reinforcement, and slenderness were varied. The obtained results serve to assess how constrained forces can be considered in the design of concrete structures.
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