Dämpfungsverhalten von Textilbeton

Abstract

Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die Erfindung mit dem Titel „Betonkern für einen Schi“. Die Besonderheit dieser Erfindung liegt in der Verwendung von Beton als Material für den Skikern. Die herausragenden Werkstoffeigenschaften textiler Bewehrungen sollen dazu dienen, diese Idee erfolgreich umzusetzen und somit völlig neue Anwendungsmöglichkeiten für Beton zu erschließen. Im Gegensatz zum konventionellen Betonstabstahl weisen Textilbewehrungen geringere Querschnittsflächen bei gleichzeitig höherer Tragfähigkeit auf und sind zudem weitgehend korrosionsbeständig. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer großen Betondeckung, die sonst erforderlich ist, um einen ausreichenden Korrosionsschutz der Bewehrung zu gewährleisten. Für Textilbeton genügen zudem bereits Betondeckungen im Bereich weniger Millimeter, um den notwendigen Verbund zwischen den beiden Materialien sicherzustellen. Diese Eigenschaften eröffnen neue Optionen zur ressourcenschonenden Verwendung von Beton und ermöglichen die Realisierung äußerst schlanker Betonbauteile mit hoher Tragfähigkeit. Angesichts der erhöhten Empfindlichkeit schlanker Bauteile gegenüber Schwingungen sind dynamische Untersuchungen in diesem Zusammenhang von großer Bedeutung. Dabei spielt die Dämpfung eine entscheidende Rolle als wichtige Kenngröße zur Charakterisierung der dynamischen Eigenschaften. Bei schwingenden Systemen, die nach einer Bewegung zur Ruhe kommen, tritt ein Mechanismus in Kraft, der zum Ausklingen der Schwingungen führt. Dieser Mechanismus wird als Dämpfung bezeichnet. Im Rahmen dieser Studie wurden dynamische Versuche an Textilbetonbauteilen durchgeführt, um ihr Dämpfungsverhalten zu untersuchen. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Bewertung der Werkstoffdämpfung von Textilbeton anhand des Dämpfungsmaßes ζ. Hierfür wurden gezielte Ausschwingversuche bei verschiedenen Laststufen durchgeführt, wobei drei verschiedene Textilien in den Betonkörpern Verwendung fanden. Die Untersuchungen begannen mit unbelasteten und ungerissenen Proben. Mit jeder weiteren Laststufe wurde die Belastung gesteigert, um die Auswirkungen der Rissbildung auf das Dämpfungsmaß zu beobachten.

The starting point of this work is the invention entitled "Concrete Core for a Ski". The inventions’s uniqueness lies in using concrete as the material for the ski core. The remarkable material properties of textile reinforcements enable a successful realization of this idea, thereby opening up entirely new possibilities for concrete applications.In contrast to conventional steel reinforcement bars, textile reinforcements exhibit smaller cross-sectional areas while maintaining higher load-bearing capacities and are also corrosion-resistant. As a result, the need for a thick concrete cover, typically required to ensure sufficient protection against corrosion of the reinforcement, is eliminated. Moreover, in the case of textile-reinforced concrete, thin concrete covers in the range of a few millimeters are adequate to ensure the necessary bond between the two materials. These characteristics provide new opportunities for the resource-efficient use of concrete and enable the realization of slender concrete components with high load-bearing capacities.Considering the increased sensitivity of slender components to vibrations, dynamic investigations are of great importance. Damping plays a crucial role for characterizing dynamic properties. In vibrating systems that come to rest after motion, a mechanism causes the dissipation of vibrations. This mechanism is referred to as damping.In the scope of this study, dynamic experiments were conducted on textile-reinforced concrete elements to investigate their damping behavior. The focus was set on evaluating the material damping of textile reinforced concrete using the damping factor ζ. For this purpose, targeted free-vibration tests were performed at various load levels, using three different textiles in the concrete specimens. The investigations commenced with unloaded and uncracked samples, and with each subsequent load level, the applied load was increased to observe the effects of crack formation on the damping factor.