Durch die Kombination von hochfestem Beton und korrosionsresistenten Bewehrungsmaterialien aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) lassen sich Sandwichelemente mit dünnen Deckschichten herstellen, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und sehr gute bauphysikalische Eigenschaften auszeichnen. Die hohe Zugfestigkeit des CFK von etwa 2 500 N/mm2 ermöglicht auch das Vorspannen der Deckschichten zur Reduzierung der Durchbiegung bei weitspannenden Elementen. Die Leistungsfähigkeit dieser Sandwichelemente wird maßgeblich durch die Schubsteifigkeit des Kerns und den Verbund zwischen den einzelnen Schichten beeinflusst. Mit konventionellen Herstellungsmethoden und vorkonfektionierten Dämmstoffplatten wird nur ein mäßiger Verbund zu den Betondeckschichten erreicht. Daher wird ein Zwei‐Komponenten‐Reaktionsgemisch aus Polyurethan (PUR) zwischen die bereits erhärteten Deckschichten eingebracht, das die Verbundeigenschaften zwischen den einzelnen Schichten signifikant verbessert.
Im Zuge eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts wurden solche weitspannende Sandwichelemente mit filigranen und vorgespannten Deckschichten entwickelt, die über einen geschäumten PUR‐Kern und linienförmige Verbundmittel miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Beitrag werden der Aufbau der Sandwichelemente, die Herstellung von großformatigen Plattenstreifen und die Ergebnisse von Biegeversuchen vorgestellt.
In den vergangenen Jahren wurden in Deutschland die energetischen Anforderungen an die Gebäudehüllen sukzessive verschärft. Für konventionell errichtete Gebäude mit kerngedämmten Sandwichelementen mit Deckschichten aus Stahlbeton bedeutet dies eine kontinuierliche Vergrößerung der Außenwandstärken. Um auch in Zukunft nicht auf die wirtschaftliche Sandwichbauweise verzichten zu müssen, wurden im Zuge eines Forschungsvorhabens großformatige, leichte und energieeffiziente Elemente entwickelt. Das Untersuchungsziel war die praxistaugliche Herstellung von schlanken, großformatigen Sandwichelementen, deren Deckschichten aus 30 mm dünnen Textilbetonschalen bestehen. Dieser innovative Verbundwerkstoff ermöglicht schlanke Bauteile mit gleichzeitig hoher Tragfähigkeit.
Im vorliegenden Beitrag werden der Aufbau der Elemente, die Herstellung von großformatigen Prüfkörpern sowie erste Versuchsergebnisse präsentiert.
Zusammenfassung Durch den verhältnismäßig neuen Werkstoff „Carbonbeton“ erleben Fassaden aus Beton zurzeit eine Renaissance. Das leistungsfähige Carbon als nicht-metallisches Bewehrungsmaterial eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten. So können beispielsweise, im Gegensatz zu Stahlbeton, leichte, dünnwandige und dauerhafte Bauteile mit architektonisch anspruchsvollen Oberflächen gefertigt werden. Dies wird an dem in diesem Artikel vorgestellten Neubau deutlich, für welchen eine vorgehängte hinterlüftete Fassade aus Carbonbeton umgesetzt wurde. Neben Elementen mit einem vollflächigen Querschnitt sah der Architekt als Alleinstellungsmerkmal Fassadenelemente mit filigranen Aussparungen und einem fein verteilten Lochbild vor, welche der Belüftung und zur Verschattung von hinter der Fassade befindlichen Fensterbändern dienen. Dieser Artikel beschreibt den Entwurf und die Herstellung der 30 mm dünnen und maximal 1,13 x 3,67 m messenden Elemente. Da für Carbonbeton bisher keine allgemein gültigen Bemessungsregeln vorhanden sind, werden ebenfalls die für eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) mit vorhabenbezogener Bauartgenehmigung (vBG) erforderlichen experimentellen Untersuchungen erläutert.
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