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Carbonfasern eignen sich aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit in Faserrichtung besonders für Zugglieder im Bauwesen. Dabei stellt die Verankerung der konzentrierten Kraft am Ende des Zugglieds eine große Herausforderung dar, da die Carbonfaser quer zur Faserrichtung nur eine geringe Festigkeit aufweist. In dieser Arbeit werden sogenannte Schlingen vorgestellt, mit denen die Carbonfasern eines Zugglieds verankert werden können. Schlingen sind Schlaufen aus wechselseitig umgeschlagenen Carbonfasern. Mithilfe der Schlinge wird der Querschnitt eines Zugglieds an der Verankerung lokal aufgeweitet und auf diese Weise die Beanspruchung verringert. Daher weisen Schlingen eine höhere Verankerungsgüte als Schlaufen auf. Neben der leistungsfähigen Verankerung der Carbonfasern bieten Schlingen weitere Vorteile. In der Verankerung kann weitgehend auf Metallkomponenten verzichtet werden, sodass sie leicht und kompakt bleibt. Das Zugglied kann aus preisgünstigen, parallel angeordneten pultrudierten Stäben hergestellt werden, indem die Schlingen an den Enden angefügt werden. Das Zugglied ist biegeweich und wickelbar. In dieser Arbeit wird im Anschluss an die erforderlichen Grundlagen das Konzept der Schlingen und deren konstruktive Durchbildung erläutert und es werden verschiedene Verfahren zur Herstellung vorgestellt. Anhand von experimentellen Untersuchungen und numerischen Berechnungen wird das Tragverhalten von Schlingen charakterisiert. Die Untersuchungen umfassen statische und dynamische Beanspruchungen sowie Dauerbeanspruchungen. Zudem werden die Anwendungsbereiche für Zugglieder aus Carbonfasern unter Berücksichtigung ihrer besonderen Eigenschaften aufgezeigt. Carbon fibres show great potential when used for tension members in civil engineering due to their high strength in fibre direction. However, the anchorage of such fibres is challenging because of the carbon fibre’s low strength perpendicular to the fibre direction. In this thesis the so called sling anchorage is proposed to anchor the carbon fibres of a tension member (pin-loaded strap). Sling anchorages are loop anchorages with alternately wrapped carbon fibres. Due to the sling anchorage, the cross section of the tension member is locally increased at the anchorage and the stresses are reduced. Therefore, sling anchorages provide a higher mechanical efficiency than loop anchorages. Besides their high efficiency, sling anchorages offer additional advantages. Few or none metallic components are needed which keeps the anchorage lightweight and compact. The tension member can be made out of low-priced pultruded CFRP profiles that have sling anchorages attached at their ends. The tension member is pliable and coilable. In this thesis the required background knowledge, the concept and the structural design of sling anchorages are explained as well as different fabrication methods presented. The load bearing behaviour of sling anchorages is characterised by means of experimental and numerical research, which includes static, dynamic and long term testing. In addition, possible applications for CFRP tension members are identified considering their specific properties. |
