Lamellen aus kohlestofffaserverstärktem Kunststoff als freistehende und umgelenkte Spannglieder im Konstruktiven Ingenieurbau

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jan Knippers
• Subject Area: Structural Engineering, Building Informatics and Construction Operation
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 75241232

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) besitzt eine Reihe von ausgezeichneten Eigenschaften mit weiterreichenden Anwendungsmöglichkeiten im konstruktiven Ingenieurbau. So werden schon seit einigen Jahren CFK-Lamellen für die Instandsetzung und nachträgliche Verstärkung von Bauteilen aus Stahlbeton eingesetzt. Die Lamellen mit Breiten zwischen 50 mm und 120 mm und Dicken von 1,2 mm und 1,4 mm werden mit einem Epoxidharzmörtel schlaff auf die Stahlbetonkonstruktion aufgeklebt. Sie haben nicht nur eine hohe Steifigkeit und Zugfestigkeit, sondern sind zudem wegen ihrem geringen Gewicht und ihrer Flexibilität sehr gut auf der Baustelle handhabbar. Da CFK einen sehr guten Widerstand gegen Ermüdung aufweist, könnten solche Lamellen nicht nur für die Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen geeignet sein, sondern auch als freie Spannglieder, z.B. für extern vorgespannte Stahlbetonbrücken oder für unterspannte Decken im Hochbau, Verwendung finden. Für solche Anwendungen müssen jedoch noch wesentliche Grundlagenkenntnisse gesammelt werden, insbesondere hinsichtlich der Empfindlichkeit von Kohlestofffaserverstärktem Kunststoff für Beanspruchungen durch Querpressungen. Diese macht die konstruktive Gestaltung der wesentlichen Konstruktionsdetails vorgespannter CFK Lamellen, nämlich der Endverankerung und der Umlenkung auf einem Sattel schwierig. Für die Endverankerung liegen bereits Ansätze von verschiedenen Forschungseinrichtungen vor. Was derzeit jedoch noch gänzlich fehlt, sind Kenntnisse über das Tragverhalten von umgelenkten CFK Lamellen. Ziel des Antrages ist es, erste Kenntnisse über umgelenkte CFK-Lamellen zu gewinnen, um ihre grundsätzliche Eignung als externe Spannglieder zu beurteilen. Dabei sollen der Einfluss elementarer Parameter wie Umlenkradius, Umlenkwinkel und Reibung im Sattel auf die Bruchlast 4 erfasst werden. Die gewonnen Kenntnisse sollen dann in Konstruktionsvorschläge umgesetzt werden.

• DFG Programme: Research Grants