Berechnungsmodelle für Carbonbeton – Zusammenfassung international angewendeter Modelle und Vergleich mit derzeit in Deutschland für Stahlbeton benutzten Modellen (D965)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D965
- Bearbeiter: Marco Richter
- Verantwortl. Hochschullehrer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach
- Betreuer: Tobias Walther, Elisabeth Schütze
- Tag der Verteidigung: 17/12/2015
Zusammenfassung
Die Einführung einer neuartigen Bewehrungsmethode mit Bewehrungsstäben und Spanngliedern aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) im Brückenbau erfordert spezielle Berechnungsmodelle, da die aus dem Stahlbetonbau bekannten aufgrund der differenzierten mechanischen Eigenschaften von CFK nicht uneingeschränkt übernommen werden können. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass sich mit dem aktuellen Stand der Technik auf der Grundlage internationaler Bemessungsrichtlinien und -codes anhand von Nachweisen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit sowie von konstruktiven Empfehlungen eine Bemessung für Straßenbrücken aus Carbonbeton mit und ohne Vorspannung durchführen lässt. Die erläuterten Brückenbeispiele mit genannter Bewehrung zeigen, dass die Bemessung sichere Ergebnisse liefert und die praktische Umsetzung möglich ist.
Es wurden die Modelle für schlaffe Carbonbewehrung und für vorgespannte Konstruktionen mit interner Spanngliedlage im Verbund und externer Spanngliedlage ohne Verbund für die Bestimmung der Tragfähigkeit (Biegung, Querkraft) und der Gebrauchstauglichkeit (Durchbiegung, Beschränkung der Rissbreiten und Rissabstände, Schlankheit) erläutert. Zusätzlich wurden Hinweise zur konstruktiven Durchbildung bezüglich Betondeckung, Verankerungslänge bzw. Erzeugung künstlicher Duktilität gegeben. Auch wurde ein Prototyp einer amerikanischen Brücke mit schlaffer CFK-Bewehrung, internen Carbonkabeln im Verbund sowie externen CFK-Spanngliedern auf Biegung und Querkraft nachgerechnet.
Eine besondere Herausforderung bei vorgespanntem Carbonbeton stellt die Verankerung der Spannglieder dar. Hierfür wurden bereits verwendete Systeme aus der Praxis sowie sich in der Entwicklung befindliche Verankerungstypen aufgelistet und übersichtlich dargelegt. Neben der Bewertung der möglichen Versagensfälle wurde die Tragfähigkeit der Verankerungen im Vergleich zur Festigkeit der Zugelemente näher betrachtet.