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CFK-vorgespannte Fußgängerbrücken aus Carbonbeton in Systembauweise

Bild 3: Untersuchungen zum Tragverhalten der Verankerung der Carbonstäbe (AP3)

Problemstellung

Im Verbundforschungsvorhaben „CFK-vorgespannte Fußgängerbrücken ausCarbonbeton in Systembauweise“ (CFC-SYS)soll eine innovative Lösung zur Herstellung voneleganten und dauerhaften Fußgängerbrückenerarbeitet werden. Bei Betonbrücken tretenhäufig Korrosionsschäden an der Betonstahl-und Spannstahlbewehrung auf. Kosten- undarbeitsintensive Sanierungen oder Ersatz-neubauten sind die Folge. CFC-SYSverwendet für die vorgespannte und schlaffeBewehrung nichtkorrosive Carbonfaser-verstärkte Kunststoffe (CFK), was nachhaltigeund dauerhafte Konstruktionen ermöglichenwird. Durch den Einsatz eines gefügedichtenBetons sind keine zusätzlichen Deckschichtenfür den Gehweg notwendig, sodassInstandsetzungskosten entfallen. Im Vorhabenwerden alle Bewehrungskomponenten ausCarbon entwickelt, die zur Umsetzung einesCFK-vorgespannten Brückensystems not-wendig sind. Demonstratoren zurVorspanntechnik und zum Fertigteiltragwerksollen die Herstellbarkeit und das Potentialaufzeigen. Aufgrund der hohen Dauerhaftigkeitkann CFC-SYS der Gesellschaft großefinanzielle Einsparung bieten und somit volks-wirtschaftliche Schäden aus der Brücken-sanierung abwenden.

Lösungsansatz

In Arbeitspaket AP 1 werden die Anfor-derungen an vorgespannte Fußgänger-brücken aus nichtkorrodierenden Materialienformuliert. Die Arbeiten auf Komponenten- undKompositwerkstoffebene (AP 2, 3, 4) erfolgenin enger Verzahnung der Arbeitsschritte und initerativen Prozessen. Neben den Einzel-komponenten Carbontextil, vorgespannte

Carbonstäbe, Verankerung der Carbonstäbeund selbstverdichtender Beton ist der darausentstehende Verbundwerkstoff in Hinblick aufdas Verbund- und Tragverhalten zuuntersuchen (AP 4, 5). Die erarbeitetenMethoden und Werkstoffe werden imArbeitspaket AP 5 auf Bauteilebene untersucht.Mit diesen Untersuchungen sollen dieLeistungsfähigkeit von CFC-SYS erforscht unddie Einzelkomponenten im letzten Schrittgegebenenfalls modifiziert werden. DieÜberprüfung und Veranschaulichung desForschungserfolgs von CFC-SYS erfolgt abdem zweiten Projektjahr anhand von dreiDemonstratoren. Demonstrator 1 soll dieLeistungsfähigkeit der Vorspanntechnikbelegen. Es ist vorgesehen, einen Betonbalkenmit Rechteckquerschnitt von 2 m Länge mitvier Stäben vorzuspannen. Erfolgskriterien sinddie planmäßige Einleitung der Vorspannungund die volle Ausnutzung der CFK-Bruchspannung im anschließenden Trag-lastversuch. Mit Demonstrator 2 soll dasZusammenwirken der Carbonspannbewehrungund des Carbonbetons im Hinblick auf denVerbund und das Bauteiltragverhaltenuntersucht werden. Hier ist ein ca. 5 m langereinstegiger vorgespannter Plattenbalken-querschnitt aus Carbonbeton mit einerrealitätsnahen Bauteilhöhe von ca. 45 cmgeplant, der im Biegeversuch geprüft wird. DerDemonstrator 3 soll schließlich denbautechnischen Fortschritt und Forschungs-erfolg des Gesamtprojekts widerspiegeln.Hierzu wird ein ca. 10-15 m langesBrückenfertigteil mit mehreren Stegen ausCarbonbeton mit Carbonvorspannung imFertigteilwerk unter baupraktischen Rand-bedingungen hergestellt. Das Last-Verformungsverhalten des Bauteils wirdanschließend im Bruchversuch analysiert.

FKZ: 13N13536

CFC-SYS

Bild 4: Untersuchungen zum Verbundverhalten der CFK-Spannbewehrung

Bild 1: Möglicher Brückenquerschnitt

Bild 2: Untersuchungen zum Verbundverhalten von textiler Carbon-bewehrung und selbstverdichtendem Feinbeton (AP2)