Zylindrische Betonstützen und -träger, verstärkt mit GFRP-Stäben und -Spiralen unter axialer, exzentrischer und biegender Beanspruchung

Verstärkungen aus glasfaserverstärktem Polymer (GFRP) wurden als Ersatz für die herkömmliche Stahlbewehrung in Betracht gezogen, hauptsächlich aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit. In dieser Arbeit wurden insgesamt 13 Betonstützen und -träger (Länge/Durchmesser = 5,3), die vollständig mit GFRP-Längsstäben und -Spiralen verstärkt waren, experimentell untersucht. Zusätzlich wurden zwei Referenzstützen mit Stahlbewehrung und GFRP-Spiralen konstruiert, um den Einfluss der langen Stäbe zu quantifizieren. Faktoren wie die Anzahl der Längsstäbe, der Abstand der Spiralen und die exzentrischen Lasten wurden untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Tragfähigkeiten der Proben mit GFRP-Bewehrung bis zu 12,3 % niedriger waren als die mit Stahlbewehrung; jedoch waren die mit GFRP verstärkten Proben bei ausreichender Querbewehrung um bis zu 15 % duktiler. Eine Verringerung des Abstands der GFRP-Spiralen und eine Erhöhung der Anzahl der Längsbewehrungsstäbe führten beide zu einer Erhöhung der Duktilität und Tragfähigkeit und zeigten den Beitrag der Quer- und Längsbewehrung. Dehnungen weit über der maximalen Dehnfähigkeit des Betons wurden in den longitudinalen GFRP-Stäben gemessen, was die signifikante Einschnürung durch die Spiralen verdeutlicht. Die experimentellen Ergebnisse wurden von der empfohlenen vereinfachten Methode, die in dieser Arbeit abgeleitet wurde, günstig vorausgesagt. Um den Entwurfsprozess zylindrischer Elemente zu vereinfachen, wurde ein Faktor βc in die aktuellen Entwurfsrichtlinien der internationalen Entwurfsstandards eingeführt und durch die experimentellen Ergebnisse validiert.