Preforming von textilen Bewehrungsstrukturen für Sandwichbauteile

Dimensionierung und Konstruktion von Bewehrungstextilien für die Anwendung in Textilbeton werden in Abhängigkeit von der resultierenden Last im Bauteil durchgeführt. Um aus der Vielzahl möglicher Varianten von Bewehrungsstrukturen die passenden auszuwählen, wird ein reduziertes Beschreibungsschema zur Auswahl herangezogen. Als Anwendungsbeispiel wird eine komplexe Bewehrungsstruktur beschrieben, die für dünnwandige, selbsttragende Sandwichelemente genutzt wird. Die Sandwichelemente werden als Wandund Dachkonstruktion für ein 20 m² großes modulares Gebäude eingesetzt. Die Bewehrungsstrategie für die Elemente sowie die Herstellungstechnik und Prüfverfahren für die Bewehrung werden beschrieben. Zur Langzeitüberwachung der Sandwichelemente wird ein Monitoring-System verwendet

Textile Verstärkungsstrukturen – Übersicht der Forschungsaktivitäten im Rahmen des SFB 532

Zu Beginn des Forschungsvorhabens wurden im Rahmen der Teilprojekte B1 und B2 des SFB 532 alkalibeständige Glas- und Carbonrovings eingesetzt, die zu offenmaschigen 2D-Textilien verarbeitet wurden. Untersuchungen des Verbund- und des Tragverhaltens der Verstärkungsstrukturen in Pull-Out- und Dehnkörperversuchen haben gezeigt, dass das Potential der Verstärkungsfasern aufgrund einer unvollständiger Durchtränkung der Bewehrung nicht vollständig ausgeschöpft werden kann. Auch Defizite bei der Produktionstechnik wurden erkannt und für zukünftige Entwicklungen analysiert. Um das Potential der verwendeten Verstärkungsfaser vollständiger auszuschöpfen, wurden innovative Garnkonstruktionen, die sich positiv auf den inneren und/oder den äußeren Verbund auswirken, entwickelt und erprobt. Anhand von Versuchsreihen auf der Textilebene wurden unterschiedliche Textilparameter, wie Art der Bindung, Gittergröße und Wirkfadenspannung, identifiziert, die unmittelbar die Tragfähigkeit der Verbundbauteile beeinflussen. Für die gängigen Produktionstechniken Laminieren, Gießen, Spritzen, Schleudern und Extrudieren wurden entsprechende Bewehrungskonstruktionen abgeleitet, die den Anforderungen des jeweiligen Prozess angepasst wurden. Ein weiterer Punkt der Forschungsaktivitäten stellte die Entwicklung der Maschinentechnik zur Herstellung von Verstärkungstextilien dar. Am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University wurde in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Maschinenkonzept entwickelt und umgesetzt, das die Herstellung von 3D-Abstandsgewirken mit einer freien Gestaltung der Deckflächen mit marktrelevanten Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Zur gezielten Einstellung der Wirkfadenspannung wurde ein Regelungssystem konzipiert und technisch umgesetzt, mit dem eine reproduzierbare Fertigung von textilen Verstärkungsstrukturen möglich wird

Hybrid Fabrics as Cement Matrix Reinforcement

Hybrid systems with two or more fiber materials were used to combine the benefits of each fiber into a single composite product. Strength and toughness optimization of hybrid thin sheet composites has been studied extensively using combination of different fiber types with low and high modulus of elasticity. Hybrid reinforcement is more significant when the reinforcing structure is in fabric geometry. Fabric structure provides full control on the exact location of each yarn and its orientation in the composite during production, thus maximizes the reinforcing efficiency. A high-strength, high-modulus fiber primarily tends to increase the composite strength with nominal improvements in toughness. A low-modulus fiber expected to mainly improve toughness and ductility. Combination of two or more types of fiber can produce a composite that is both strong and tough as compared to a mono fiber composite. The purpose of the current work was to study hybrid warp knitted fabrics as reinforcement for cementbased composite, having AR (Alkali Resistance) glass and Polypropylene (PP) as the reinforcing yarns. The examined ratios between the two different yarns were 0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0 (glass: PP, by percentage). It was found that in the hybrid system, the fracture mechanism is a superposition of the mono systems, and the tensile behavior is a combination between the two materials

Ductility of coupled shear walls

In this project the strength and behaviour of coupled shear walls subjected to seismic type of lateral load are examined. The sensitivity of shear wall response to changes in relative stiffnesses of beams and walls, and the effects of cracking are studied. Using a finite difference approximation the application of laminar analysis is extended to coupled walls with variation in properties of beams and walls with height, different boundary conditions, different pattern of loading and two or more rows of openings. Theoretical approaches are suggested for the estimation of strength and post-cracking stiffnesses of beams and walls. Using these approaches, with the aid of finite difference approximation of the laminar technique, the history of the shear wall's behaviour is followed by an incremental non-linear elasto-plastic analysis which exposes the ductility requirements of beam and wall hinges and reveals the sequence of their yielding. Two quarter full size seven storey reinforced concrete coupled shear wall models, with differently reinforced coupling beams, have been tested under static reversed cyclic loading to simulate seismic effects. The experiments revealed that carefully designed and detailed shear walls can possess adequate ductility to give the desirable protection against catastrophic ground shaking. The shear wall model with diagonally reinforced beams exhibited superior stiffness, ductility and energy dissipation characteristics. Finally, the significant findings of this investigation have been translated into design recommendations for coupled shear wall structures