Application of Prestressed CFRP Textiles for the Development of Thin- Walled Concrete Structural Elements

Abstract

<p>The success story of prestressed concrete is based on the utilization of high‐strength prestressing steel which enables large compressive forces to be introduced into the concrete. However, thin‐walled concrete structures often require considerable thicknesses for the sole purpose of preventing corrosion of the steel elements. In this paper the use of prestressed Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) for the development of thin‐walled concrete structural elements is briefly presented. The transition of material to stronger, lighter and corrosion‐resistant CFRP represents a significant improvement in concrete construction. Prestressing with CFRP elements leads to more slender and thereby more economical and durable structural elements. Through the additional prestressing of a reinforcement mesh, very light and highly rigid surface structures can be constructed. Prestressing technologies have been developed and adapted for specific applications i.e. slabs and doubly curved structural elements and validated by experimental tests. This paper shows that prestressed carbon reinforced concrete can be used for more durable and efficient thin‐walled structures, allowing for more sustainable construction.</p>

Dünnwandige Fertigteile aus vorgespanntem Carbonbeton

“…Krüger [28] untersuchte in seiner Dissertation vorgespannte Textilbetonplatten mit Bewehrung aus alkalibeständigem (AR-Glas), Aramid und Carbon. Die Versuche zeigten u. a., dass ein ausreichender innerer Verbund für die Ausnutzung der Faserstrangzugfestigkeit sowie die Erzeugung einer rauen Oberfläche der Faserstränge für die Vorpannkraftüber- Four-point bending tests on centrically pre-stressed textilereinforced plate strips [7] Bild 7 Kraft-Mittendurchbiegung von vorgespannten Platten und Versuchsaufbau (Abmessungen in mm) [7] Force-deflection of prestressed slabs and experimental setup (Dimensions in mm) [7] wehrung ab (Rempel verwendete Gelege von solidian).…”

“…Prototyp einer Schalenbrücke aus Textilbeton Prototype of a textile reinforced concrete shell bridge Bild 6 Vier-Punkt-Biegeversuche an zentrisch vorgespannten textil-bewehrten Plattenstreifen[7] …”

“…Die Kombination von Carbon, Vorspannung und Beton führt zu hocheffizienten Verbundtragwerken.Nach einigen Jahren Carbonforschung an der TU Berlin, zuerst mit einer Spannbandbrücke 2005[5], durften sich die Verfasser im Rahmen des Verbundvorhabens "Carbon Con crete Composite (C 3 ) -Bauen neu denken", gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), mit carbonvorgespanntem Beton beschäftigen. Im Rahmen des Vorhabens C 3 -V4.2 wurden zum einen vorgespannte Brückensysteme aus Carbonbeton für den Straßenverkehr untersucht (Teil A)[6], zum anderen wurde die Untersuchung von dünnwandigen Bauteilen mit vorgespannten Carbongelegen (Teil B) durchgeführt[3,7] und auch schon in der Praxis umgesetzt, wie das Bild 1 einer Trapezplatte zeigt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des Teilprojekts zu vorgespannten dünnwandigen Bauteilen aus Carbonbeton vorgestellt, die in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Ginkgo Projektentwicklung GmbH und solidian GmbH von 2016 bis 2019…”