Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion

 

Lückenforschung Faserkunststoffbewehrung – Untersuchung des Langzeitverbundverhaltens von Bewehrung aus faserverstärktem Kunststoff

Der Einsatz von nichtmetallischer Bewehrung gewinnt im konstruktiven Ingenieurbau zunehmend an Bedeutung. Insbesondere Bewehrungen aus faserverstärktem Kunststoff stellen aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften (Kurzzeitzugfestigkeit > 1.000 N/mm²) und ihres nicht-korrosiven Verhaltens eine Alternative zum Betonstahl dar. Gerade für Bauwerke, welche einem hohen Korrosionsrisiko unterliegen, wie Brücken oder Tragstrukturen in Meeresnähe, eröffnet sich damit zukünftig ein enormes Potenzial diese als dauerhafte und wartungsarme Betonkonstruktionen auszuführen.

Im Gegensatz zum Betonstahl variieren bei FKB die mechanischen Stabeigenschaften in Abhängigkeit der verwendeten Harzmatrix, des Fasertyps, des Herstellungsprozesses sowie der Oberflächengestaltung. Für eine Klassifizierung und Bemessung müssen Kennwerte zur Zugfestigkeit, zum E-Modul und zum Verbund zwischen Beton und FKB unter Berücksichtigung von Langzeitbeanspruchungen und verschiedener Expositionen (Temperatur, Feuchte, Alkalität) bekannt sein. Die Langzeitzugfestigkeit und das Elastizitäts- modul können über definierte Versuche ermittelt werden. Allerdings liegen für die Bestimmung der Verbundcharakteristik weder grundlegende Erkenntnisse zum Langzeitverbundverhalten noch standardisierte Prüfmethoden für Langzeitversuche unter Last und Expositionen vor. Ebenso ist die Festlegung einer minimal erforderlichen Betondeckung nicht geklärt. Für eine Bemessung von FKB-bewehrten Betonbauteilen ist die Übertragung dieser Erkenntnisse zum Verbundverhalten auf die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) und Gebrauchstauglichkeit (GZG) erforderlich.

Aufgrund fehlender normativer Grundlagen werden Bewehrungsmaterialien aus FVK derzeit jedoch hauptsächlich bei temporären Bauwerken und somit für Kurzzeitbeanspruchungen eingesetzt. Das Langzeitverhalten solcher Materialien ist nur schwer zu erfassen und häufig nicht bekannt. Vor allem im Bereich des Verbundverhaltens zwischen Faserkunststoffbewehrung (FKB) und Beton haben sich im Zuge der Normungsarbeit Fragestellungen ergeben, welche im Rahmen des Forschungsvorhabens geklärt werden sollen.

Ziel ist die Schließung von Wissenslücken im Bereich des dauerhaften Verbundes und die Erarbeitung eines praxisgerechten, produktunabhängigen Bemessungsvorschlages, welche dem Tragwerksplaner die Bemessung von FVK-bewehrten Bauteilen ermöglicht.

Mittelgeber

Bundesinstitut für Bau, Stadt- und Raumforschung

BBSR

http://www.bbsr.bund.de

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Pahn
Christian Caspari

Schwerpunkte

Bemessung
Faserverstärkte Kunststoffe
Werkstoffe

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