Dünnwandige Fertigteile aus vorgespanntem Carbonbeton

Vorgespannte dünnwandige Bauteile aus Beton, Faltwerke oder Schalenelemente, waren früher als Fertigteil wegen ihrer Leichtigkeit, Wirtschaftlichkeit und Ästhetik weit verbreitet. Heute sind solche Tragwerke im Bauwesen quasi von der Bildfläche verschwunden. Ein Grund dafür waren Schadensfälle, die oft auf Bewehrungskorrosion durch zu geringe Betondeckung zurückzuführen sind. Für eine Renaissance dieser eleganten Bauteile sind korrosionsbeständige Bewehrungen erforderlich, beispielsweise aus Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK oder kurz Carbon). Carbonbewehrungen eignen sich wegen ihrer hohen Zugfestigkeit besonders als Vorspannelemente. Wird Carbonbewehrung in Form von Gelegen ausgeführt, erlauben die geringen Faserstrangdurchmesser minimale Betondeckungen für den erforderlichen Verbund und eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Beton. Dadurch können mit Carbon und Beton (Carbonbeton) werkstoffgerechte Bauteile entstehen, die leicht, dauerhaft und wegen geringen Materialverbrauchs nachhaltig sind. In diesem Artikel werden vorgespannte dünnwandige Bauteile aus Carbonbeton sowie ein Vorschlag für die Sicherstellung einer ausreichenden Versagensankündigung behandelt. Fertigteile mit verschiedenen Bauteilgeometrien, von einfachen Plattenstreifen bis hin zu doppelt gekrümmten Schalenelementen, die theoretisch und experimentell untersucht wurden, werden vorgestellt.

Thin-Walled Precast Elements Prestressed with CFRP
Prestressed thin walled concrete structures, folded slabs or shell elements, used to be widely used as precast elements because of their lightness, economy and aesthetics. Today, such structures have virtually disappeared from the construction industry. One reason for this was damage, often due to reinforcement corrosion caused by insufficient concrete cover. For a renaissance of these elegant components, corrosion-resistant reinforcements are required, for example made of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP, or carbon for short). CFRP reinforcement is particularly suitable for prestressing owing to its high tensile strength. If CFRP reinforcement is designed in the form of textiles, the low thickness of the fibre strands allows for reduced concrete cover for the required bond and an uniform force distribution into the concrete. As a result, CFRP and concrete (CFRP reinforced concrete) can be used to create structural elements that are material efficient and are lightweight, durable and sustainable due to low material consumption. This article deals with thin-walled precast elements prestressed with CFRP as well as a proposal for ensuring sufficient failure warning. Precast elements with different geometries, from simple slabs to double-curved shell elements, which have been investigated theoretically and experimentally, are presented.