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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 aus Carbonbeton in Systembauweise“ (CFC-SYS) soll eine innovative Lösung zur Herstellung von eleganten und dauerhaften Fußgängerbrücken erarbeitet werden. Bei Betonbrücken treten häufig Korrosionsschäden an der Betonstahl- und Spannstahlbewehrung auf. Kosten- und arbeitsintensive Sanierungen oder Ersatz- neubauten sind die Folge. CFC-SYS verwendet für die vorgespannte und schlaffe Bewehrung nichtkorrosive Carbonfaser- verstärkte Kunststoffe (CFK), was nachhaltige und dauerhafte Konstruktionen ermöglichen wird. Durch den Einsatz eines gefügedichten Betons sind keine zusätzlichen Deckschichten für den Gehweg notwendig, sodass Instandsetzungskosten entfallen. Im Vorhaben werden alle Bewehrungskomponenten aus Carbon entwickelt, die zur Umsetzung eines CFK-vorgespannten Brückensystems not- wendig sind. Demonstratoren zur Vorspanntechnik und zum Fertigteiltragwerk sollen die Herstellbarkeit und das Potential aufzeigen. Aufgrund der hohen Dauerhaftigkeit kann CFC-SYS der Gesellschaft große finanzielle 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 Materialien formuliert. Die Arbeiten auf Komponenten- und Kompositwerkstoffebene (AP 2, 3, 4) erfolgen in enger Verzahnung der Arbeitsschritte und in iterativen Prozessen. Neben den Einzel- komponenten Carbontextil, vorgespannte Carbonstäbe, Verankerung der Carbonstäbe und selbstverdichtender Beton ist der daraus entstehende Verbundwerkstoff in Hinblick auf das Verbund- und Tragverhalten zu untersuchen (AP 4, 5). Die erarbeiteten Methoden und Werkstoffe werden im Arbeitspaket AP 5 auf Bauteilebene untersucht. Mit diesen Untersuchungen sollen die Leistungsfähigkeit von CFC-SYS erforscht und die Einzelkomponenten im letzten Schritt gegebenenfalls modifiziert werden. Die Überprüfung und Veranschaulichung des Forschungserfolgs von CFC-SYS erfolgt ab dem zweiten Projektjahr anhand von drei Demonstratoren. Demonstrator 1 soll die Leistungsfähigkeit der Vorspanntechnik belegen. Es ist vorgesehen, einen Betonbalken mit Rechteckquerschnitt von 2 m Länge mit vier Stäben vorzuspannen. Erfolgskriterien sind die planmäßige Einleitung der Vorspannung und die volle Ausnutzung der CFK- Bruchspannung im anschließenden Trag- lastversuch. Mit Demonstrator 2 soll das Zusammenwirken der Carbonspannbewehrung und des Carbonbetons im Hinblick auf den Verbund und das Bauteiltragverhalten untersucht werden. Hier ist ein ca. 5 m langer einstegiger vorgespannter Plattenbalken- querschnitt aus Carbonbeton mit einer realitätsnahen Bauteilhöhe von ca. 45 cm geplant, der im Biegeversuch geprüft wird. Der Demonstrator 3 soll schließlich den bautechnischen Fortschritt und Forschungs- erfolg des Gesamtprojekts widerspiegeln. Hierzu wird ein ca. 10-15 m langes Brückenfertigteil mit mehreren Stegen aus Carbonbeton mit Carbonvorspannung im Fertigteilwerk unter baupraktischen Rand- bedingungen hergestellt. Das Last- Verformungsverhalten des Bauteils wird anschließend 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)

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Page 1: CFK-vorgespannte Fußgängerbrücken aus Carbonbeton in ...€¦ · CFC-SYS Bild 4: Untersuchungen zum Verbundverhalten der CFK-Spannbewehrung Bild 1: Möglicher Brückenquerschnitt

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)