Seit nunmehr über einem Jahrzehnt arbeiten die beiden Sonderforschungsbereiche 528 und 532 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Verwendung technischer Textilien im Bauwesen. An der RWTH Aachen (SFB 532) wurde in erster Linie der innovative Verbundwerkstoff „Textilbewehrter Beton“ untersucht, wobei das Ziel dünnwandige und hochbelastbare Betonbauteile waren. An der TU Dresden (SFB 528) wurde in erster Linie die Verwendung von technischen Textilien für die Verstärkung und Instandsetzung von Stahlbetontragwerken oder Holzbauteilen erforscht, um eine wirtschaftlich und technisch attraktive Alternative für die aktuellen Herausforderungen im Bauwesen anbieten zu können. Das 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6) ist Teil einer Serie von Kolloquien, die seit 2001 von den beiden Sonderforschungsbereichen 528 (Dresden) und 532 (Aachen) abwechselnd organisiert werden. Das gemeinsame Abschlusskolloquium der beiden Sonderforschungsbereiche nach dem Ende der Förderung durch die DFG ist das sechste in dieser Reihe und wurde vom Dresdner SFB 528, allerdings diesmal zentral gelegen in Berlin, organisiert. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden Sonderforschungsbereiche stellten ihre aktuellen Ergebnisse vor, wobei diese von Nachwuchswissenschaftlern aus den einzelnen Teilprojekten präsentiert wurden. Ergänzt wurde das Programm durch Vorträge renommierter internationaler Gastredner auf den Gebieten der Fasern und Textilien. / For more than a decade, the collaborative research centres 528 and 532 of the Deutsche For-schungsgemeinschaft (DFG) have worked on the application of textile fabrics in civil engi-neering. The RWTH Aachen (CRC 532) first and foremost dealt with the innovative composite “textile reinforced concrete” with the aim of developing thin-walled concrete components with a heavy-load capacity. The TU Dresden (SFB 528) concentrated on re-search into the strengthening and restoration of reinforced concrete load-bearing structures or timber components to provide an economically and technically attractive alternative for the current challenges in civil engineering. The sixth colloquium on textile reinforced structures (CTRS 6) is part of a series of colloquia which has been alternately organized by the collaborative research centre 528 (Dresden) and 532 (Aachen).After the DFG’s grant had come to an end, the joint sixth and final colloquium of both collaborative research centres, which was this time organized by the CRC 528 from Dresden, took place in Berlin due to its more central location. The scientists from both col-laborative research centres presented their current results which were explained by young scientists from the individual subprojects. The programme was complemented by presenta-tions by renowned international guest lecturers from the field of fibres and textiles.

[pt] A busca por novos materiais que possibilitem a construção de estruturas mais esbeltas, leves e de menor custo vem crescendo nos últimos anos. Concretos têxteis reforçados com tecido de carbono aparecem como uma solução interessante capaz de atingir resultados mecânicos elevados. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de carbono no âmbito estrutural e material. O comportamento do material compósito foi avaliado por meio de ensaios de tração direta, flexão e arrancamento. As variáveis utilizadas foram: tipo do tecido de carbono (flexível e rígido), número de camadas (1 ou 2), e adição ou não de coating de resina epóxi e areia. Os compósitos reforçados com tecido rígido apresentaram desempenho mecânico superior. A utilização do coating gerou melhores resultados para ambos os tecidos, ainda que sua influência tenha sido mais significativa na impregnação de tecidos flexíveis. Estas superioridades foram comprovadas por meio dos resultados de arrancamento. O aumento da fração volumétrica também gerou uma melhora no desempenho final do compósito. Além disso, foi realizada uma analise do comportamento do concreto têxtil estrutural por meio de vigas curtas submetidas a flexão. Utilizou-se uma matriz autoadensável, com e sem a incorporação de fibras curtas de aço. Novamente, foram utilizados os dois tipos de tecidos de carbono na direção longitudinal. A influência da utilização de reforço têxtil na direção transversal também foi analisada. As vigas reforçadas com tecido rígido apresentaram maior rigidez para pequenas deflexões. A incorporação de fibras curtas de aço aumentou as cargas de primeira fissura e ultima, ainda que não tenham impedido totalmente a ruptura por cisalhamento. A adição do reforço têxtil transversal alterou o modo de ruptura para flexão, e elevou a carga ultima. / [en] The search for new materials that allow the construction of thinner, lighter and less expensive structures has grown considerably in the last years. Carbon textile reinforced concretes appear as interesting solutions capable of reaching higher mechanical results. The aim of this research was to evaluate the mechanical behavior of carbon textile reinforced concretes regarding their material and structural aspects. The behavior of the composite was evaluated through direct tensile, bending and pullout tests. The variables used were: the type of fabric (flexible and rigid), number of reinforcement layers (1 or 2), and the impregnation or not with a coating made with epoxy resin and sand. The composites reinforced with the rigid fabric showed superior mechanical performance. The use of the coating provided better results for both textiles, even though its influence appeared to be most significant in the impregnation of flexible fabrics. These superiorities were confirmed by pullout results. The increment of reinforcement layers also resulted in an improvement in the composite final behavior. Furthermore, an analysis of structural textile reinforced concrete was performed with short beams subjected to bending tests. A self-consolidating concrete with and without the incorporation of short steel fibers was used as matrix. Once again, the carbon fabrics were used as reinforcement in the longitudinal direction. The influence of the textile reinforcement in the transversal direction was also analyzed. The beams reinforced with rigid fabrics showed higher stiffness in small deflections. The incorporation of short steel fibers enhanced the first crack and ultimate loads, even though they were not able to prevent the shear failure of the beams. The addition of the transversal textile reinforcement modified the failure mode to a flexural one, and increased the ultimate load.

This study presents a conceptual design process for one-way reinforced concrete slabs cast over Textile Reinforced Concrete (TRC) Stay-in-Place (SiP) formwork elements, aiming at the minimization of the composite slab cost satisfying Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS) design criteria. The thin-walled TRC element is considered to participate in the structural behaviour of the composite slab. This distinct function of the TRC element (as formwork and as a part of a composite element) distinguishes the design procedure into two States: a Temporary and a Permanent one. Design parameters such as the type of the textile reinforcement (material), the geometry of the TRC cross-section, the flexural strength of the fine-grained concrete in the TRC element and the compressive strength of the cast in-situ concrete are considered as the main optimization variables.

Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung von Verbindungsgeometrien für ebene, textilbewehrte Betonbauteile auf Basis der Klebtechnik. Zur Charakterisierung des Tragverhaltens geeigneter Verbindungen werden umfangreiche experimentelle Verbunduntersuchungen auf Garn- und Bauteilebene durchgeführt. Mit den so gestalteten Verbindungen mit nachträglichem Verguss lassen sich die Referenzlasten des ungestörten Bauteils erreichen, wobei eine weitere Optimierung der Klebung zur Gewährleistung einer vereinfachten Herstellbarkeit und eines reproduzierbaren Versagensverhaltens anzustreben ist.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbundverankerung des neuen Verstärkungsmaterials textilbewehrter Beton für Stahlbetonbauteile. Der Detailpunkt der Verankerung mit den Mechanis-men der Kraftübertragung von der textilbewehrten Verstärkungsschicht in den Altbeton wurde auf experimentellem Weg an unterschiedlichen Probekörperformen untersucht. Dazu wurden verschie-dene Haftzug-, Filamentgarnauszug- sowie Schubversuche durchgeführt. Nach der Klärung der grundlegenden Phänomene beim Verbundbruchverhalten von Verstärkungs-schichten wurden zugehörige Versagenskriterien näher beleuchtet. Ein mögliches Versagen des inneren Verbundes wurde durch zusätzlich in das Versuchsprogramm aufgenommene Filamentgar-nauszugsversuche untersucht. Für die Verankerung sind zwei Versagensebenen zu berücksichtigen, die eine getrennte Betrachtung erfordern: der Altbetonuntergrund und die Ebene der textilen Be-wehrung. Mit Hilfe experimenteller Haftzuguntersuchungen wurde ein breit gefächertes Spektrum möglicher Einflussparameter auf die Tragfähigkeit des Verbundes in der Ebene der textilen Bewehrung unter-sucht. Den einzelnen Einflussfaktoren kommt dabei eine unterschiedliche Bedeutung zu. Den aus-schlaggebenden Einfluss auf die Tragfähigkeit des Haftverbundes in der Ebene der textilen Bewehrung liefert die textile Bewehrung selbst. Es wurde ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung eines wirksamen Flächenanteiles der textilen Bewehrungsstrukturen entwickelt, welches die Grund-lage für die weiterführenden Betrachtungen zum Verbundversagen durch Delamination in der Ebe-ne der textilen Bewehrung bildet. Das Verbundtragverhalten unter Schubbeanspruchung bildet den Kern der vorliegenden Arbeit. Spezielle Eigenheiten des textilbewehrten Betons werden aufgezeigt und Lösungsvorschläge erar-beitet. Da sich das Verhalten von Verstärkungsschichten aus textilbewehrtem Feinbeton beträcht-lich von bekannten Klebeverbindungen unterscheidet, sind hier völlig neue Wege zu beschreiten. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung wurde ein neues, riss-bildorientiertes Messverfahren entwickelt. Anhand eines Beispielversuchs wird diese neu entwi-ckelte Methode vorgestellt und verbleibende Problempunkte diskutiert. Die Ergebnisse dieser Messungen haben gezeigt, dass es mit dem derzeitigen Kenntnisstand nicht möglich ist, für das Verstärkungsmaterial Textilbeton eine Schubspannungs-Schlupf-Beziehung anzugeben. Nach An-sicht der Verfasserin ist die Verwendung einer solchen Modellvorstellung nur für Verstärkungsma-terialien mit linear-elastischem Materialverhalten geeignet. In der vorliegenden Arbeit werden einige alternative Modellvorschläge für die Beschreibung des Verbundverhaltens angegeben. Separate Modellvorschläge für die Verbundtragfähigkeit unter Haft-zugbeanspruchung und unter Schubbeanspruchung wurden zu einer Interaktion zusammengeführt. Diesem wurden weitere alternative Modellvorschläge wie z. B. die Betrachtung als Stabwerk mit veränderlicher Druckstrebenneigung gegenübergestellt.

[pt] A necessidade de estruturas mais leves e esbeltas tem motivado a pesquisa por materiais alternativos, o que levou, nas últimas décadas, ao concreto têxtil (TRC) ou argamassa de cimento reforçada com tecido (FRCM). Além da leveza e finura, vale ressaltar a alta ductilidade deste tipo de compósito. No entanto, ainda são poucos os estudos sobre o comportamento mecânico desse material, principalmente quando submetido a situações de alta agressividade ambiental. Portanto, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento mecânico de compósitos cimentícios reforçados com fibras naturais e tecido de fibra sintética. Para isso, foram desenvolvidos compósitos em formato de placas e vigas de seção I fabricados com dois tipos de matrizes, que variavam quanto ao teor de hidróxido de cálcio, reforçados com diferentes porcentagens de tecido de fibra de vidro álcali resistente e de fibra de sisal. As amostras foram submetidas a ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos tanto em condições normais quanto após envelhecimento acelerado em câmara de névoa salina. Concluiu-se que, embora os elementos reforçados com tecido de fibra de vidro apresentem um desempenho satisfatório em condições normais de ensaio, quando colocados em ambientes salinos há uma degradação considerável tanto da fibra quanto da interface entre o tecido e a matriz, prejudicando a performance do compósito. Observou-se também que a matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio auxiliou na preservação da capacidade resistente dos tecidos utilizados no estudo, com destaque para o desempenho compósito reforçado com fibra de vidro ensaiado em condições normais e o reforçado com fibra de sisal nas duas condições de ensaio propostas. / [en] The need for lighter and slender structures has led civil engineers to look for alternative materials, which has led, in recent decades, to cementitious composites reinforced with fabrics. This new type of material is known as textile reinforced concrete (TRC) or Fabric Reinforced Cement Mortar (FRCM). In addition to the lightness and slimness, it is worth mentioning the high ductility of the material. Nevertheless, there are still only a few studies on durability and mechanical mechanisms when it occurs in situations with high environmental aggressiveness, such as coastal areas. Therefore, the objective of this study is to analyze the influence of saline environments on cementitious composites reinforced with natural sisal and alkali resistant glass fabrics. Two types of matrices were developed: one with a high calcium hydroxide content, only with Portland cement and the other with a lower content, due to the partial replacement of Portland cement by Metacaulim and fly ash. The TRC specimens were placed for accelerated aging in a salt steam walk-in chamber with a concentration of 3.5 percent NaCl and 70 degree Celsius . After 1000 hours of aging, the specimens were removed from the chamber and subjected to direct tensile tests. The degradation mechanisms were discussed and a comparison between the mechanical behavior of the two composite systems were addressed.

Thin-walled, high-strength concrete elements exhibiting low system weight and great slenderness can be created with a large degree of lightweight structure using the textile-reinforced, load-bearing concrete (TRC) slab and a shell with a very high level of sound absorption. This was developed with the objective of lowering system weight, and then implemented operationally in construction. Arising from the specifications placed on the load-bearing concrete slab, the following took place: an adapted fine-grain concrete matrix was assembled, a carbon warp-knit fabric was modified and integrated into the fine concrete matrix, a formwork system at prototype scale was designed enabling noise barriers to be produced with an application-oriented approach and examined in practically investigations within the context of the project. This meant that a substantial lowering of the load-bearing concrete slab’s system weight was possible, which led to a decrease in transport and assembly costs.

The aim of this work is the development of mechanical models on a mesoscopic level for the analytical description of the material properties of textile reinforced concrete (TRC). For the modelling of the heterogeneous structure of TRC the concept of representative volume elements (RVE) is used. RVEs are representative for the mesoscopic structure. The overall material behaviour on the macroscopic level is obtained by means of homogenisation of the heterogeneous material behaviour on the mesoscopic level. Based on the micro mechanical solution of the elastic field of an ellipsoidal inclusion according to Eshelby a model for the determination of the material behaviour for multi-directional reinforced finegrained concrete is developed. An effective field approximation considers the interaction of the differentially orientated reinforcements in an averaged sense. Microcracks are included by additional strains in the representative volume element. The average interaction between the microcracks and the reinforcements is considered by an effective field approximation. As a criteria for the initiation of the macro cracking a critical microcrack density parameter is implemented in the mechanical model. The microcracks accumulate to macrocracks if the microcrack density parameter in the RVE exceeds this critical value. For the mechanical modelling of the bond behaviour between roving and matrix after macro cracking a multiple linear shear stress-slip relation is used. This shear stress-slip relation considers adhesion, damage and failure of the interface between roving and matrix. Hence experimentally measured pullout force-displacement curves can be simulated realistically. / Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung mechanischer Modelle auf der Mesoebene zur analytischen Beschreibung des makroskopischen Materialverhaltens von textilbewehrtem Feinbeton. Für die Modellierung der heterogenen Struktur wird das Konzept der repräsentativen Volumenelemente (RVE), die für die Mesostruktur des betrachteten Verbundwerkstoffes repräsentativ sind, verwendet. Der Übergang von dem heterogenen Materialverhalten auf der Mesoebene zum mittleren Materialverhalten auf der Makroebene erfolgt mittels Homogenisierung. Auf Basis der mikromechanischen Grundlösung für ellipsoidförmige Einschlüsse nach Eshelby wird ein Modell entwickelt, das die Ermittlung des Materialverhaltens von multidirektional bewehrtem Feinbeton ermöglicht. Durch die Anwendung einer Effektive-Feld-Theorie wird die gegenseitige Beeinflussung der unterschiedlich orientierten Bewehrungen in einem gemittelten Sinn betrachtet. Die ab einer bestimmten makroskopischen Beanspruchung entstehenden Mikrorisse berücksichtigt das mechanische Modell über einen durch die Mikrorisse hervorgerufenen zusätzlichen Verzerrungsanteil im RVE. Mittels der verwendeten Effektive-Feld-Theorie kann eine mittlere Beeinflussung zwischen den Mikrorissen und der Rovingbewehrung erfasst werden. Für den Übergang von der Mikrorissbildung zur Makrorissbildung wird für das mechanische Modell der Begriff einer maximalen Mikrorissdichte eingeführt. Überschreitet die Mikrorissdichte im RVE diesen maximalen Wert, vereinigen sich die Mikrorisse zu Makrorissen. Zur Beschreibung des mechanischen Verbundverhaltens zwischen Roving und Matrix beim Rovingauszug am Makroriss wird eine multilineare Schubspannungs-Schlupf-Beziehung verwendet, welche die Schädigung des Roving-Matrix-Verbundes bis hin zum vollständigen Versagen erfasst. Damit lassen sich experimentell ermittelte Kraft-Verformungskurven an Zugproben wirklichkeitsnah abbilden.

Das Tragverhalten von Textilbeton ist stark nicht-linear und der Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Beziehung hängt von zahlreichen Parametern ab. Unter einaxialer Zugbelastung existieren bereits umfangreiche experimentelle Untersuchungen und theoretische Modelle zur Beschreibung des Tragverhaltens. In vielen Anwendungen, z. B. bei Querkraft- und Torsionsbeanspruchung, sind die Beanspruchungen jedoch nicht einaxial und/oder nicht axial zur Bewehrungsrichtung, und es kommt zu Interaktionen der beiden Bewehrungshauptrichtungen, primär infolge des Einflusses zweier Risssysteme in den beiden Hauptrichtungen. Das Tragverhalten textiler AR-Glas- und Carbonbewehrungen unter zweiaxialen Zugbeanspruchungen wurde experimentell untersucht, um diese Einflüsse qualitativ und quantitativ beschreiben zu können. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse vorgestellt.

Textile Reinforced Concrete shows a complex load-bearing behaviour, which depends on material properties of the composite constituents and load transfer mechanisms in between. These properties cannot be modified arbitrarily in experimental investigations, which complicates identification of the impact of certain mechanisms on composite’s behaviour. In this respect, theoretical investigations offer the possibility to study the influence of individual parameters. At first, experimental results of tensile-loaded specimens are given, which help to identify different mechanisms in advance. Afterwards, respective results of numerical calculations with a reduced two-dimensional model are presented to study these mechanisms, including the effects of a reduced stiffness in the cracked state, yarn waviness and tension softening of the cementitious matrix.