Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern

Die Anwendung von Zuggliedern aus Carbon ist durch die außergewöhnlich gute Ermüdungs- sowie hohe Zugfestigkeit des Werkstoffs motiviert. Ferner ergibt sich gegenüber Stahl eine deutliche Reduzierung des Querschnitts. Perspektivisch sollen damit u. a. Stahlzugglieder im Netzwerkbogenbrückenbau ersetzt werden. Das Tragverhalten von Carbonzuggliedern im Brandfall ist jedoch bislang unbekannt. Daher wurden mittels Bauteilbrandversuchen die Versagensmechanismen untersucht sowie anhand gewonnener Versuchsdaten eine exemplarische Einschätzung zur Gleichwertigkeit gegenüber konventionellen Stahlzuggliedern vorgenommen. Der Beitrag beschreibt realmaßstäbliche Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern, die im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa durchgeführt wurden. Das Versuchsprogramm umfasste vier Carbonzugglieder mit kreisrunden Querschnitten in zwei verschiedenen Durchmessern, 36 mm und 51 mm. In Ermangelung eines präskriptiven Brandszenarios für den im Projekt vorgesehenen Anwendungsfall und aus Gründen der Vergleichbarkeit erfolgte die Brandbeanspruchung nach Einheitstemperaturzeitkurve (ETK). Neben den Längsverformungen der Zugglieder wurden auch die Bauteil- und Brandraumtemperaturen aufgezeichnet.

Fire testing of loaded carbon tension members
The application of carbon tension members is motivated by extraordinary well fatigue behaviour and high tensile strength of the material. Compared to steel, cross sections can be reduced. Steel tension members used for network arch bridges shall be replaced in perspective. The loadbearing behaviour of carbon tension members in case of fire is still unknown. Therefore, fire tests were performed to investigate the failure mechanisms. Based on the derived test data the comparability to conventional steel tension members was estimated. This paper describes real scale fire testing of mechanically loaded carbon tension members, carried out as a part of the joint research project NeZuCa. The test setup consisted of four carbon tension members with circular cross sections and diameters of 36 mm and 51 mm. In absence of a prescriptive fire scenario for the application case intended in the research project and to ensure comparability, a fire exposure according to standard temperature/time curve was chosen. The elongation of the tension members as well as the temperatures of the specimen and the furnace were recorded.