Dünnwandige Fertigteile aus vorgespanntem Carbonbeton

Abstract

Vorgespannte dünnwandige Bauteile aus Beton, Faltwerke oder Schalenelemente, waren früher als Fertigteil wegen ihrer Leichtigkeit, Wirtschaftlichkeit und Ästhetik weit verbreitet. Heute sind solche Tragwerke im Bauwesen quasi von der Bildfläche verschwunden. Ein Grund dafür waren Schadensfälle, die oft auf Bewehrungskorrosion durch zu geringe Betondeckung zurückzuführen sind. Für eine Renaissance dieser eleganten Bauteile sind korrosionsbeständige Bewehrungen erforderlich, beispielsweise aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK oder kurz Carbon). Carbonbewehrungen eignen sich wegen ihrer hohen Zugfestigkeit besonders als Vorspannelemente. Wird Carbonbewehrung in Form von Gelegen ausgeführt, erlauben die geringen Faserstrangdurchmesser minimale Betondeckungen für den erforderlichen Verbund und eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Beton. Dadurch können mit Carbon und Beton (Carbonbeton) werkstoffgerechte Bauteile entstehen, die leicht, dauerhaft und wegen geringen Materialverbrauchs nachhaltig sind. In diesem Artikel werden vorgespannte dünnwandige Bauteile aus Carbonbeton sowie ein Vorschlag für die Sicherstellung einer ausreichenden Versagensankündigung behandelt. Fertigteile mit verschiedenen Bauteilgeometrien, von einfachen Plattenstreifen bis hin zu doppelt gekrümmten Schalenelementen, die theoretisch und experimentell untersucht wurden, werden vorgestellt.

Parametric Design Studies of Mass-Related Global Warming Potential and Construction Costs of FRP-Reinforced Concrete Infrastructure

“…A simple replacement of conventional steel reinforcement, therefore, does not seem to be a practical solution, but rather, a different design concept that makes better use of the highperformance but costly and energy-demanding carbon fibres is required. This reaffirms that slender, FRP prestressed structures are a more efficient form of construction [61][62][63][64][65]. For smaller structures, however, the required area of the CFRP reinforcement is relatively small, while a reduction in the concrete cover has a more significant impact on the overall concrete volume.…”

CUBE – Demonstrationsflächen und Ausstellungsobjekte

“…bspw. [16,17]. Ein Vorreiter in diesem Bereich ist die Gingko-Projektentwicklung GmbH, Dresden, vgl.…”

Hinter den Kulissen

“…B. Segmentfertigteilbrücken [1] ganzheitlich von der Fertigteilherstellung bis zum fertigen Bauwerk geplant und gedacht werden (Bild 1). Eine gleichzeitige Reduktion der benötigten Baumaterialien für jedes Bauwerk kann einerseits durch Geometrieoptimierung [2] und die effiziente Nutzung von Hochleistungsmaterialien wie (ultra)hochfeste Betone [3] und carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) als Material für Bewehrung [4] und Spannglieder [5] erreicht werden. Aber auch durch eine im Vergleich zur traditionellen handwerklichen Bauindustrie deutlich höhere Bauteilqualität mit einer hochpräzisen Fertigung und konsequenten Qualitätsüberwachung im automatisierten und digitalisierten Fertigteilwerk der Zukunft können die Materialmengen reduziert werden [6, 7].…”