Flächengebilde zur Sanierung von stahlbewehrten Betonelementen – Maste, Schalen, Platten

Inhaltsverzeichnis

1. 1. 1. Projektdaten
      2. Ziel des Vorhabens
      3. Veröffentlichungen

Projektdaten

Titel | Title Flächengebilde zur Sanierung von stahlbewehrten Betonelementen – Maste, Schalen, Platten | Restoration of RC components using 2D  fabrics – masts, shells, slabs Förderer | Funding Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e. V. (AiF) Zeitraum | Period 02/1999 – 03/2001 Leiter | Project manager Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach Bearbeiter | Contributors Dipl.-Ing. Dirk Proske, Dipl.-Ing. Sebastian Ortlepp

Ziel des Vorhabens

Masten dienen der oberirdischen Übertragung von Medien und sind damit ein integraler Bestandteil der Infrastruktur. Neben anderen Materialen, wie Holz oder Stahl, haben sich Betonmasten seit vielen Jahrzehnten als dauerhafte und tragfähige Bauteile bewährt. Abb. 1 zeigt einen Betonmast, der bereits vor ca. 100 Jahren verwendet wurde.

Ein Grund für die überaus erfolgreiche Verbreitung der Betonmasten war die Annahme einer unbegrenzten Haltbarkeit. Das eine hohe Dauerhaftigkeit erreicht werden konnte, bewiesen noch 1989 Strommasten in Bayern, die in den zwanziger Jahren hergestellt wurden waren. Leider läßt sich die Aussage zur Dauerhaftigkeit von Betonmasten nicht ohne Einschränkungen verallgemeinern. Sowohl Betonmasten, die in der DDR hergestellt wurden, als auch Masten aus der BRD zeigten in den letzten Jahrzehnten einen beachtlichen Schädigungsgrad. Die Probleme sind in anderen Ländern ähnlich.

Ein Grund für die überaus erfolgreiche Verbreitung der Betonmasten war die Annahme einer unbegrenzten Haltbarkeit. Das eine hohe Dauerhaftigkeit erreicht werden konnte, bewiesen noch 1989 Strommasten in Bayern, die in den zwanziger Jahren hergestellt wurden waren. Leider läßt sich die Aussage zur Dauerhaftigkeit von Betonmasten nicht ohne Einschränkungen verallgemeinern. Sowohl Betonmasten, die in der DDR hergestellt wurden, als auch Masten aus der BRD zeigten in den letzten Jahrzehnten einen beachtlichen Schädigungsgrad. Die Probleme sind in anderen Ländern ähnlich.

Man geht heute z. B. davon aus, daß 40 % aller Masten für Mittelspannungsleitungen Risse aufweisen (Abb. 2). In der DDR ging man von einem Schadensumfang von 20% aller produzierten Masten aus. Bei einer damals vorhandenen Jahresproduktion (Betonwerk Coswig) von 10.000 Masten, muß davon ausgegangen werden, daß 2.000 Masten geschädigt sind.

Da natürlich nicht jeder Riß eine Beeinträchtigung der Nutzungsfähigkeit für einen Masten darstellt, wird eine Wertung der Schäden erforderlich. Prinzipiell kann man feststellen, daß nach ca. 25 Jahren Standzeit von Masten, ca. 20 % der Stahlbetonmasten eine mittlere Schädigung ausweisen (ca. 120.000 Masten). Schwere und schwerste Schäden weisen 5 % (30.000 Masten), bzw. 7 % der Masten (42.000) Masten.

Aus wirtschaftlicher Sicht erscheint es günstig, anstelle eines Neubaues eine Sanierung geschädigter Masten durchzuführen. Eine grundlegende Vorraussetzung für den Erfolg eines Sanierungskonzeptes ist neben wirtschaftlichen Zwängen aber auch die Wiederherstellung der Trag- und Gebrauchsfähigkeiten der Masten.

Für die Verstärkung der beschädigten Masten erscheint die Anwendung des neuen Materiales textilbewehrter Beton günstig zu sein. Zum Einen bleibt das Aussehen der Masten erhalten, da auf den Beton eine Betonschicht aufgetragen wird und zum Zweiten kann das Verstärkungsmaterial sehr dünn aufgetragen werden, da für die textile Bewehrung keine Mindestbetondeckung für den Korrosionsschutz notwendig wird.

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden sowohl verschiedene Technologien des Aufbringens des Textiles auf den Masten als auch die Tragfähigkeitserhöhung unter Biege- und Torsionsmoment untersucht. Als Technologien der Applikation wurden die Techniken des Umwickeln des Mastes und die Tapeziertechnik verwendet (Abb. 3 und Abb. 4).

Die so verstärkten Masten wurden entweder einem Biegemoment oder einem Torsionsmomentversuch unterworfen. Der Versuchsaufbau ist in den Abb. 5 und 6 dargestellt. Unter beiden Belastungen zeigten die verstärkten Masten eine höhere Tragfähigkeit als der unverstärkte Referenzmast. Die Kraft-Verformungs- bzw. Moment-Rotations-Diagramme sind in den Abb. 7 und 8 zu finden.

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Veröffentlichungen

Franzke, G.; Hempel, R.; Engler, T.; Schierz, M.; Brückner, A.; Proske, D.; Ortlepp, S.: Betonmastensanierung mit mehraxialen Gelegen aus alkaliresistenten Glas. Bautechnik 79 (2002), Heft 6, S. 368-374

Engler, Th.; Schierz, M.; Franzke, G.; Ortlepp, S.; Brückner, A.; Hempel, R.: Multi-axial warp knits for subsequent reinforcement of concrete masts. In: 47th International SAMPE Symposium and Exhibition. Vol. 47, book 2 of 2 books, Long Beach, California, 2002, May 12-16, p. 1052-1063

Ortlepp, S.; Curbach, M.: Concrete Mast restoration using Multi-Axial Glass Structures. In: Proceedings of the IABSE Symposium, "Towards a better built environment - innovation, sustainability, information technology", Melbourne, September 2002 by IABSE, ETH Zurich, CH-8093 Zurich, Switzerland (www.iabse.ethz.ch) - CD-ROM

Franzke, G.; Engler, Th.; Schierz, M.; Hempel, R.; Brückner, A.; Proske, D.; Ortlepp, S.: Concrete mast restoration using multiaxial AR glass structures. In: Techtextil-Symposium 2001. Frankfurt/Main, April 24th 2001, Lecture No. 333 (PDF-Datei, 1351 kB)

Offermann, P.; Franzke, G.; Curbach, M.; Hempel, R.: Flächengebilde zur Sanierung von stahlbewehrten Betonelementen - Maste, Schalen, Platten, Institut für Textil- und Bekleidungstechnik der TU Dresden, Institut für Tragwerke und Baustoffe der TU Dresden. In: Zwischenbericht zum AiF-Forschungsprojekt Nr. 11981 B, 2001

Offermann, P.; Franzke, G.; Curbach, M.; Hempel, R.: Flächengebilde zur Sanierung von stahlbewehrten Betonelementen - Maste, Schalen, Platten. Institut für Textil- und Bekleidungstechnik der TU Dresden, Institut für Tragwerke und Baustoffe der TU Dresden. In: Abschlußbericht zum AiF-Forschungsprojekt Nr. 11981 B, 2001