Probabilistische Bewertung redundanter Befestigungen in faserbewehrtem Beton
Anordnung der PAFs auf dem Versuchskörper; Versuchsvorrichtung; Anschluss des Zugkolbens an das mit dem PAF befestigte U-förmige Stahlblech.
Foto: Autor
A. Yousef, P. Spyridis
Bauingenieur Jahrgang 100 (2025) Heft 11
Publikationsdatum: 07.11.2025
doi.org/10.37544/0005-6650-2025-11-36
Zusammenfassung Die Bauindustrie entwickelt zunehmend nachhaltige Betone mit alternativen Zementen, rezyklierten Gesteinskörnungen und Faserbewehrung, um Emissionen zu reduzieren und die Lebensdauer von Bauwerken zu erhöhen. Faserbetone mit Stahl- oder Kunststofffasern finden in verschiedenen Tragwerken breite Anwendung. Eine effiziente Methode zur Befestigung von verschiedenen redundanten nicht-tragenden Bauteilen auf Beton stellt der Einsatz von Setzbolzen (Power-Actuated Fasteners, PAFs) dar, die durch schnelle Montage und einfache Handhabung überzeugen. Aufgrund der hohen Streuung hinsichtlich Tragfähigkeit und Setzqualität erfordert diese Technologie in sicherheitsrelevanten Anwendungen eine detaillierte Zuverlässigkeitsanalyse. Ziel der vorliegenden Studie ist die Entwicklung ingenieurtechnischer Bewertungsmethoden sowie die Untersuchung der PAF-Leistung in faserbewehrtem Beton. Hierzu wurden experimentelle Untersuchungen und eine probabilistische Redundanzbewertung in MATLAB durchgeführt. Zwei Szenarien wurden analysiert: ein Superpositionsverfahren und ein Kaskadenmodell. Die Ergebnisse aus 320 Versuchen mit einem neu entwickelten PAF-System in verschiedenen Faserbetonen liefern wertvolle Erkenntnisse für Bemessung, Redundanzbetrachtung, Forschung und Praxis.
Probabilistic Assessment of Redundant Fastenings in Fiber-Reinforced Concrete
Abstract The construction industry increasingly develops sustainable concretes with alternative cements, recycled aggregates, and fiber reinforcement to reduce emissions and extend the service life of structures. Fiber-reinforced concretes with steel or plastic fibers find wide application in different load-bearing elements. An efficient method for fastening various non-structural elements to concrete is the use of power-actuated fasteners (PAFs), which convince by rapid installation and easy handling. Due to the high variability in load capacity and installation quality, this technology requires a detailed reliability analysis in safety relevant applications. The aim of this study is to develop engineering evaluation methods and to investigate the performance of PAFs in fiber-reinforced concrete. Experimental tests and a probabilistic redundancy assessment were conducted in MATLAB. Two scenarios were analyzed: a superposition method and a cascade model. The results from 320 tests with a newly developed PAF system in various fiber concretes provide valuable insights for design, redundancy consideration, research, and practical applications.
