Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Vorspannung von Kabeln und Lamellen aus Kohlenstoffasern
Zur nachträglichen Verstärkung und konstruktiven Bewehrung von Betonbauteilen können vorgespannte Kabel und Lamellen aus Faserverbundwerkstoffen wie Kohlenstoffasern eingesetzt werden. Geringes Gewicht, hohe Dauerhaftigkeit und chemische Resistenz, hohe Flexibilität und Zugefstigkeit sowie ein gutes, elastisches Spannungs-Dehnungsverhalten bis zum Bruch auch bei dynamischer Beanspruchung mit höchsten Lastspielzahlen machen das Material interessant. Die im Vergleich zu Stahl anderen Elastizitätsmodule, die geringe Bruchdehnung und der alkalische Angriff durch den Beton müssen allerdings berücksichtigt werden, ebenso der höhere Preis. Kohlenstoff-Fasern werden mit Matrizen aus Metall, Kunststoff, Keramik oder Kohlenstoff in Hochleistungsbauteilen eingesetzt. Das progressive Spannungs-Dehnungsverhalten erlaubt bei Vorspannung auf Faserebene E-Module zwischen 150000 und 300000 N/mm2. Temperaturen bis 2500 Grad C sind kein Problem. Kohlenstoffaser-Spannkabel lassen sich prinzipiell genauso einesetzen wie Spannstahl, im Gebrauchszustand bei voller Vorspannung unterscheidet sich solcher Spannbeton nicht von Spannbeton mit Stahlvorspannung. Die geringe plastische Reserve macht konstruktive Maßnahmen wie schlaffe Bewehrung, Schubverbügelung und den Einsatz von Faserbeton nötig. Schwierig ist die Verankerung von Spanngliedern aus Kohlenstoffasern. Angeboten werden zwei Vorspannsysteme: ein Spannglied von DYWIDAG aus Epoxidharz mit Aluminiumoxid-Füllung sowie ein System von Mitsubishi. Beide Systeme erwiesen sich im Versuch als geeignet. Alternativ zu Spanngliedern können Faserverbundlamellen eingesetzt werden, die unter Vorspannung aufgeklebt werden. Hier besteht bezüglich der baupraktisch realisierbaren Aufbringung der Vorspannkraft noch Entwicklungsbedarf. Das Verhalten der Lamellen wurde experimentell untersucht wie auch mittels nichtlinearer FE-Analyse ermittelt, wobei gute Übereinstimmungen festgestellt wurden. Neben quantitativen Aussagen über die Erhöhung der Traglast wurde festgestellt, daß die Kombination von CF-Kabeln als interne Bewehrung und extern vorgespannter Lamelle die höchsten Lasten erzielt.
Vorspannung von Kabeln und Lamellen aus Kohlenstoffasern
Zur nachträglichen Verstärkung und konstruktiven Bewehrung von Betonbauteilen können vorgespannte Kabel und Lamellen aus Faserverbundwerkstoffen wie Kohlenstoffasern eingesetzt werden. Geringes Gewicht, hohe Dauerhaftigkeit und chemische Resistenz, hohe Flexibilität und Zugefstigkeit sowie ein gutes, elastisches Spannungs-Dehnungsverhalten bis zum Bruch auch bei dynamischer Beanspruchung mit höchsten Lastspielzahlen machen das Material interessant. Die im Vergleich zu Stahl anderen Elastizitätsmodule, die geringe Bruchdehnung und der alkalische Angriff durch den Beton müssen allerdings berücksichtigt werden, ebenso der höhere Preis. Kohlenstoff-Fasern werden mit Matrizen aus Metall, Kunststoff, Keramik oder Kohlenstoff in Hochleistungsbauteilen eingesetzt. Das progressive Spannungs-Dehnungsverhalten erlaubt bei Vorspannung auf Faserebene E-Module zwischen 150000 und 300000 N/mm2. Temperaturen bis 2500 Grad C sind kein Problem. Kohlenstoffaser-Spannkabel lassen sich prinzipiell genauso einesetzen wie Spannstahl, im Gebrauchszustand bei voller Vorspannung unterscheidet sich solcher Spannbeton nicht von Spannbeton mit Stahlvorspannung. Die geringe plastische Reserve macht konstruktive Maßnahmen wie schlaffe Bewehrung, Schubverbügelung und den Einsatz von Faserbeton nötig. Schwierig ist die Verankerung von Spanngliedern aus Kohlenstoffasern. Angeboten werden zwei Vorspannsysteme: ein Spannglied von DYWIDAG aus Epoxidharz mit Aluminiumoxid-Füllung sowie ein System von Mitsubishi. Beide Systeme erwiesen sich im Versuch als geeignet. Alternativ zu Spanngliedern können Faserverbundlamellen eingesetzt werden, die unter Vorspannung aufgeklebt werden. Hier besteht bezüglich der baupraktisch realisierbaren Aufbringung der Vorspannkraft noch Entwicklungsbedarf. Das Verhalten der Lamellen wurde experimentell untersucht wie auch mittels nichtlinearer FE-Analyse ermittelt, wobei gute Übereinstimmungen festgestellt wurden. Neben quantitativen Aussagen über die Erhöhung der Traglast wurde festgestellt, daß die Kombination von CF-Kabeln als interne Bewehrung und extern vorgespannter Lamelle die höchsten Lasten erzielt.
Vorspannung von Kabeln und Lamellen aus Kohlenstoffasern
Prestressing of carbon fiber cables and membranes
Bergmeister, K. (Autor:in)
Beton- und Stahlbetonbau ; 94 ; 20-26
1999
7 Seiten, 9 Bilder, 3 Tabellen, 17 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Vorspannung von Kabeln und Lamellen aus Kohlenstoffasern
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