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Es wird gezeigt, daß Castiglianos Theorem von der Formänderungsarbeit in vielen Fällen unverändert gültig bleibt, für bestimmte Fälle jedoch neu überarbeitet werden muss

This article is a summary of the available research works of cast-in-place deep-seated bored piles in Myanmar. Instrumented static pile load test results are analyzed, discussed, and updated. The information contained in the article is mainly from the construction projects of private sectors constructed in Yangon and extended study of previous work on current practices of deep foundations and deep excavation Works in Myanmar.

Anchored retaining structures demand detailed preliminary investigations for appropriate and economic repair and upgrading. However, due to the complex constraints and insufficient data basis, it is often necessary to investigate the basis for the design of repair works in advance. The article described two anchored constructions. The first is a bored pile wall to dowel a slope. In addition to the repair of corrosion damage to the strand anchors, repair of the uphill drainage system is an essential part of the refurbishment concept. The second example is a retaining structure about 40 years old, in which several rod anchors show corrosion to their heads. Since there is a lack of information about the ground conditions for the assessment of structural safety and design of repair works, additional investigation boreholes were drilled.
Geankerte Stützbauwerke erfordern detaillierte Voruntersuchungen zur zielgerichteten und wirtschaftlichen Instandsetzung und Ertüchtigung. Allerdings ist es aufgrund der komplexen Randbedingungen und ungenügenden Datengrundlagen oft erforderlich, unter einem entsprechend zeitlichen Vorlauf Grundlagen zur Sanierungsplanung zu erkunden. Im Folgenden werden zwei geankerte Konstruktionen erläutert. Bei der ersten Konstruktion handelt es sich um eine Hangverdübelung. Neben der Konservierung der Korrosionsschäden der Litzenanker ist auch die Instandsetzung des hangseitigen Entwässerungssystems wesentlicher Bestandteil des Sanierungskonzepts. Beim zweiten Objekt handelt sich um eine etwa 40 Jahre alte Stützkonstruktion bei der mehrere Stabanker Korrosionsschäden im Kopfbereich aufweisen. Mangels fehlender Informationen zu den Untergrundverhältnissen wurden für die Beurteilung der Standsicherheit und Planung der Instandsetzung Erkundungsbohrungen durchgeführt.

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Um eine ausreichende Verfügbarkeit der Brückeninfrastruktur gewährleisten zu können, werden Lösungen benötigt, welche den hohen Verkehrsbeanspruchungen dauerhaft zuverlässig standhalten und gleichzeitig durch Ressourcenschonung einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Das Prinzip der Netzwerkbogenbrücke erlaubt effiziente und verformungsarme Brückentragwerke mit Spannweiten bis über 300 m unter Einsatz von schlanken, vorwiegend normalkraftbeanspruchten Haupttraggliedern. Der Einsatz des Hochleistungswerkstoffs Carbon (unidirektionale Carbon Fiber Polymer Composite, UD-CFPC) erlaubt eine äußerst leistungsfähige Leichtbaulösung für hoch beanspruchte Zugglieder und eröffnet zudem Einsparpotenziale im Primärtragwerk. Carbonzugglieder sind gegenwärtig nicht bauaufsichtlich geregelt. Als Grundlage für eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) wurden für erste Anwendungen durch den jeweiligen Bauherrn finanzierte projektspezifische Bauteilversuche herangezogen. Durch Bauteilversuche unter statischer und nicht ruhender Beanspruchung sowie ergänzende Untersuchungen sollen im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa (Netzwerkbogenbrücken mit Zuggliedern aus Carbon) die Grundlagen für eine standardisierte und vereinfachte Anwendung der Technologie erarbeitet werden. In diesem Beitrag berichtet das Projektkonsortium über erste Ergebnisse. NeZuCa wird als Teil des Technologietransferprogramms Leichtbau (TTP-LB) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und durch den Projektträger Jülich (PTJ) betreut.

Tension member made from carbon fiber polymer composite subject to static and fatigue loads - first results from joint research project NeZuCa
For high availability of bridge infrastructure, solutions are needed that can withstand high traffic loads reliably and contribute to climate protection through resource savings. The principle of the network arch bridge allows for efficient and low-deformation bridge structures with spans of over 300 m, using slender primarily axially loaded main members. The use of high-performance carbon materials (unidirectional carbon-fibre-reinforced polymers, UD-CFRP) allows for an extremely efficient lightweight solution for highly stressed tension members and offers potential savings in the primary structure. Carbon tension members are currently not regulated by building authorities. For the basis of an individual approval (ZiE), project-specific component tests financed by the respective client were used for initial applications. Within the framework of the joint research project NeZuCa (Network Arch Bridges with Carbon Tension Members), component tests under static and non-static loading conditions, as well as additional investigations, are conducted to establish the basis for a standardized and simplified application of the technology. This article presents the initial results reported by the project consortium. NeZuCa is supported by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy as part of the Lightweight Construction Technology Transfer Program (TTP-LB) and is supervised by the Project Management Agency Jülich (PTJ).

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Nachdem in den vorherigen Veröffentlichungen dieser Publikationsserie die Grundlagen beschrieben sowie die ersten Vorversuche zum Verbundverhalten von Carbonstäben veröffentlicht wurden, folgt in diesem Beitrag die Darstellung wesentlicher Einflussfaktoren auf das Verbundverhalten von carbonstabbewehrten Betonbauteilen. Für eine ausgewählte Stabvariante - einen Carbonstab mit einer gefrästen Oberflächenprofilierung - werden konkret die Einflüsse von Betonfestigkeit und Verbundlänge auf das Verbundverhalten experimentell untersucht. Die Ergebnisse zeigen u. a., dass mit der gewählten Stabvariante die maximal übertragbaren Verbundspannungen mit höheren Betonfestigkeiten ansteigen. Des Weiteren konnte eine Grenzverbundspannung für den Carbonstab nachgewiesen werden, ab welcher mit ansteigender Betonfestigkeit keine höhere Verbundfestigkeit mehr erwartet werden kann. In diesem Fall trat dies erst bei der Verwendung eines ultrahochfesten Betons auf. Analytische Modelle zur Berücksichtigung der verschiedenen Einflüsse schließen den Beitrag ab.

Carbon rebars in construction - Part 5: Factors influencing bond behavior
After the basics were described in the previous publications of this series and the first preliminary tests on the bond behavior of carbon rebars were published, this article describes the key factors influencing the bond behavior of concrete components reinforced with carbon rebars. For a selected rebar - a carbon rebar with a milled surface profile - the influence of concrete strength, bond length and grain size on the bond behavior are investigated experimentally. The results show im Allgemeinen, that with the selected bar, the maximum bond stress increases with higher concrete strengths. Furthermore, a limit bond stress could be demonstrated from which higher bond strength can no longer be expected with increasing concrete strength. In this case, this only occurred when using an ultra-high strength concrete. Analytical models to take into account the various influences conclude the article.

In den vergangenen Jahren nahm der Einsatz von nichtmetallischer Bewehrung im Bauwesen immer weiter zu. Vor allem in Deutschland lag dabei das Augenmerk der Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten hauptsächlich auf dem Einsatz textiler Bewehrungsstrukturen. Seit einiger Zeit gewinnen jedoch stabförmige Bewehrungselemente ebenfalls an Bedeutung. Um diese auch in Strukturen mit ermüdungswirksamen Belastungen einsetzen zu können, ist es erforderlich, deren Ermüdungsverhalten genauer zu untersuchen.
Der vorliegende Beitrag gibt daher einen Überblick über die Untersuchung von Carbonstäben unter Zugschwellbelastung. Neben der Erstellung von Last-Schwingspiel (S-N)-Linien und der Untersuchung der Resttragfähigkeit von Durchläufern werden auch die Stabdehnungen und Steifigkeiten während der Ermüdungsbelastung betrachtet. Letztendlich kann festgestellt werden, dass das Ermüdungsverhalten der Carbonstäbe, welche den Faserverbundkunststoffen (FVK) zugeordnet werden können, im Großen und Ganzen auch dem bekannten Ermüdungsverhalten von FVK entspricht.

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 4: fatigue behaviour - tensile fatigue of carbon rebars
During the last years, the use of non-metallic reinforcement in the building industry increased significantly. However, especially in Germany, the research focus was lied on textile reinforcement during the last two decades. But now rebars are taken into account as well. For the use of these reinforcing elements in structures, characterized by fatigue loading, the fatigue behaviour of carbon rebars has to be investigated.
In the presented study, the tensile fatigue behaviour of carbon rebars was investigated. Hereby, stress-number of cycles to failure (S-N) curves were created and residual strengths of runouts were examined. Furthermore, the elongation and stiffness of the rebars during fatigue loading were regarded. Finally, it can be stated that the fatigue behaviour of the carbon rebars, which can be assigned to fiber-reinforced polymers (FRP), also corresponds by and large to the known fatigue behavior of FRP.

Nachdem im ersten Teil der Veröffentlichungsreihe die grundlegende Materialcharakteristik von Bewehrungsstäben aus Carbonfasern und im zweiten Teil deren Verbundtragverhalten zur umgebenden Betonmatrix beschrieben wurde, wird nun die Bestimmung der Zugtragfähigkeit von Carbonstäben für das Bauwesen thematisiert. Aufgrund der Querdruckempfindlichkeit der Carbonfasern ist der Lasteinleitungsbereich im Zugversuch der kritische Punkt und bedarf bei der Versuchsplanung besonderer Beachtung. Aufbauend auf dem Stand des Wissens zu Verankerungssystemen, die aktuell vor allem bei vorgespannten Bauteilen verwendet werden, wird die Entwicklung einer geeigneten Lasteinleitungskonstruktion vorgestellt, die eine zuverlässige Prüfung der Zugtragfähigkeit des untersuchten Carbonstabs ermöglicht.

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering - Part 3 - Determination of the tensile strength
After describing the basic material characteristics of carbon fiber reinforced rebars in the first part of the publication series and their composite load-bearing behavior to the surrounding concrete matrix in the second part, the determination of the tensile load-bearing capacity of carbon rebars for civil engineering is now discussed. Due to the transverse pressure sensitivity of carbon fibers, the load application area in the tensile test is the critical point and requires special attention in the test design. Based on the state of the art of anchorage systems, which are currently used mainly for prestressed components, the development of a suitable load introduction design is presented, which allows a reliable test of the tensile strength of the carbon rebars.

Carbonbeton findet immer größere Akzeptanz im Bauwesen. Für Carbonbewehrungsmatten gibt es bereits umfangreiche Forschungsergebnisse zum Zug- als auch zum Verbundtragverhalten. Bei Carbonstäben und hier insbesondere zu deren Verbundtragverhalten im Beton besteht hingegen noch erheblicher Forschungsbedarf. Deshalb wurden in experimentellen Auszugversuchen acht unterschiedliche Carbonstäbe mit verschiedenen Oberflächenprofilierungen und Ausgangsmaterialien im hochfesten Beton getestet. Die Verbundergebnisse wurden dem Verbundverhalten eines konventionellen Stahlstabs gegenübergestellt. Anhand der Tests und der vorliegenden Materialien wurde eine Vorzugsstabvariante, eine Oberflächenprofilierung infolge von Fräsung, empfohlen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass einige Carbonstabvarianten maximale Verbundspannungen übertragen können, die mit denen aus dem Stahlbeton vergleichbar sind. Deren vertiefte Betrachtung wird Bestandteil einer weiteren Veröffentlichung sein [1].

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 2: bond behaviour - bond tests with different carbon rebars
Carbon reinforced concrete is becoming more and more accepted in the building industry. The use of mat carbon reinforcement is well researched in regard of the tensile and the bond behaviour. But there is still a considerable need for research in the case of carbon fibre rods and here in particular on the bond behaviour of the rods in concrete. For this reason, 8 various carbon rods with different surface profiles were evaluated in bond tests. The results were compared with the bond behavior of a conventional steel rod. Based on the results, a preferred rod variant was recommended, An in-depth examination of these will be part of a further publication.

Im Bauwesen findet die Verwendung von Faserverbundkunststoffen (FVK) immer mehr Anwendung. Im Speziellen werden Bewehrungsstäbe aus Carbonfasern vermehrt im Bauwesen eingesetzt, da diese resistent gegenüber Korrosion sind und für den Anwendungsfall sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Jedoch müssen bei der Verwendung von Carbonstäben wesentliche Eigenschaften beachtet werden, um sie effizient und ihrem hohen Leistungspotenzial entsprechend einzusetzen. Nach einem geschichtlichen Überblick zur Verwendung von FVK-Stäben im Bauwesen werden in diesem Beitrag wesentliche mechanische Merkmale und grundlegende Mechanismen von Carbonstäben vorgestellt. Zusätzlich erfolgt ein Ausblick auf das Zug- und Verbundtragverhalten von Carbonstäben.
In geplanten Folgebeiträgen wird aufbauend auf den hier vorgestellten grundlegenden Informationen ausführlich auf das Zug- und Verbundtragverhalten von Carbonstäben eingegangen.

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 1: fundamental material characteristics
Nowadays, the request for non-metallic reinforcement for buildings, bridges or many other structures is increasing daily. Especially reinforcements made of carbon fibers are highly recommended for civil engineering. Those fibers are resistant against any kind of corrosion. Moreover carbon fibers offer high tensile strengths. But by designing and constructing with carbon reinforcements some crucial facts have to be considered to achieve an optimized structure. In this paper some important aspects by construction with non-metallic rebars will be presented. The main focus is on rebars made of carbon fibers, because those rebars show a high potential for civil engineering. Therefore the principal material behavior is described. Moreover an outlook for further investigations will be obtained. Especially the tensile and the bond behavior will be pointed out in detail in following papers.

Die Entscheidung, bei der Stadtbahnbrücke erstmals Zugglieder aus Carbon für die Hänger eines Netzwerkbogens einzusetzen, wurde zunächst vor dem Aspekt der außergewöhnlich guten Ermüdungsfestigkeit und der daraus resultierenden möglichen Reduktion der Querschnitte getroffen. Erst in der weiteren Planung zeigte sich das Potenzial dieser Lösung auch im Hinblick auf das Gesamttragverhalten des Systems Netzwerkbogen durch Vergleichmäßigung der Hängerkräfte, Vermeidung von auf Druck ausfallenden Hängern sowie die vorteilhaften dynamischen Eigenschaften der leichten, hoch vorgespannten Zugglieder. Ergänzend zu den bereits veröffentlichten Beiträgen zum Entwurf und Tragverhalten der Stadtbahnbrücke, dem Tragprinzip des Carbonnetzwerkbogens und zu deren Fertigung und Montage soll in diesem Beitrag auf die Carbonhänger und deren Verankerungen an Bogen und Deck eingegangen werden.

Carbon network arch - lessons from the first use of carbon network cables
The decision to use carbon cables for the hangers of the network arch of the light rail bridge Stadtbahnbrücke was originally based on the extraordinarily good fatigue strength and the resulting possible reduction of the sections. It was only during further planning that the potential of this solution also became apparent in terms of the overall load-bearing behavior of the network arch system due to the equalization of the hanger forces, the avoidance of hangers slackening, and the advantageous dynamic properties of the lightweight, highly prestressed tensile elements. In addition to the previously published articles on the design and load-bearing behavior of the light rail bridge, the load-bearing principle of the carbon network arch, and its fabrication and erection, this contribution will focus on the carbon hangers and their anchorages to the arch and deck.

Carbon- und AR-Glasfasern als Bewehrung für Beton sind korrosionsbeständiger als Stahl. In Form von Textilien aus Carbonfasern und AR-Glas bilden sie in Kombination mit Beton den Werkstoff textilbewehrter Beton. Textilbewehrter Beton lässt sich im Vergleich zu Stahlbeton dünnwandiger in der Größenordnung weniger Millimeter ausführen, da er keine Mindestüberdeckung zum Korrosionsschutz der Bewehrung benötigt. Zudem sind Carbonfasern elektrisch leitend. Der Zusammenhang zwischen Dehnung und Änderung des elektrischen Widerstands der Fasern ermöglicht eine Bestimmung des Spannungszustands aufgrund der Widerstandsänderung. In Vorbereitung einer umfangreichen Grundlagenforschung wurden Versuche an unbeschichteten Carbongarnen im Beton durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die Proportionalität zwischen Widerstandsänderung und Dehnung mit k-Faktoren zwischen 1, 5-3 bei Carbonfasern ähnlich der von Metall ist.

Carbon fibres as sensor for buildings
Carbon- and AR-glass fibres are in comparison to steel corrosion free and serve as reinforcement for concrete. Textiles made of carbon and AR-glass fibres form together with concrete as matrix material the composite called Textile Reinforced Concrete (TRC). TRC allows manufacture the thin walled structures in the range of few millimetres, since there is no need for concrete coverage to prevent reinforcement corrosion. Additionally carbon fibres are electrically conductive. The correlation of strain and change in resistance of the carbon fibre leads to determination of stress levels by measuring the electrical resistance. In preparation of basic research tests on uncoated carbon rovings in concrete have been conducted. Tests show that carbon fibres have a gauge factor in the range of 1.5-3 similar to metals.

Zum Tragverhalten von Carbonbeton gibt es bereits umfangreiche Forschungsarbeiten und Ingenieurmodelle für grundlegende Belastungsarten. Bei vielen Anwendungsbereichen ist jedoch auch das Verhalten unter Druckbeanspruchung von Interesse, um das Tragverhalten im Detail erklären zu können. Carbonbeton zeigt hier ein charakteristisches Tragverhalten, das sich von dem bekannten des Stahlbetons unterscheidet. Wesentliche Ursache dieser Unterschiede ist das Unvermögen der textilen Bewehrung, quer zu den Fasern einen nennenswerten Tragwiderstand aufzubauen. Da systematische Tests hierzu noch ausstehen, soll das Tragverhalten von Carbonbeton unter einaxialer Druckbeanspruchung detailliert untersucht werden. In diesem Beitrag werden die Einrichtung und Optimierung eines geeigneten Versuchsaufbaus beschrieben, welcher die genaue Aufnahme des Spannungs-Dehnungs-Zustands von kleinformatigen Carbonbeton-Probekörpern ermöglicht. Im Anschluss werden erste experimentelle Ergebnisse vorgestellt, fundamentale Zusammenhänge und mögliche Erklärungen des Materialverhaltens diskutiert.

Textile reinforced concrete under uniaxial compression - Results of a systematic study
The load bearing behaviour of textile reinforced concrete was aimed in many studies and design models for basic load cases are available. However, for many applications the behaviour under compression is of particular interest to foster understanding of the complete load bearing mechanism of textile reinforced concrete members. The material shows a characteristic behaviour under compression, which is different to the known one of steel reinforced concrete. The main reason is the disability of fabric layers to carry significant load perpendicular to their plane. Therefore, the investigation of textile reinforced concrete under uniaxial compression is of major interest. This paper introduces a newly developed and optimized test set-up to measure the complete strain-stress relation of small textile reinforced concrete specimen. Furthermore, first experimental results, fundamental findings, and possible explanations are discussed.