CFK‐Vorspannung für Modulbrücken
Source abstract
Abstract
Abstract In einem bisher einzigartigen Großversuch wurde ein 16 m langer CFK‐Spannbetonträger mit sofortigem Verbund experimentell untersucht. Ziel war es, die Biege‐ und Querkrafttragfähigkeit sowie das Verformungsverhalten von CFK‐vorgespannten Bauteilen unter realitätsnahen Belastungsbedingungen zu analysieren, um den Einsatz nichtmetallischer Vorspannbewehrungen im modularen Brückenbau zu ermöglichen. Der getestete Prototyp eines Modulträgers kombiniert CFK‐Spannlitzen, CFK‐Gitter und CFK‐Stäbe und zeigt das Potenzial dieser korrosionsbeständigen Bewehrungen für den Einsatz im Brückenbau mit Fertigteilen. Die experimentell ermittelten Biege‐ und Querkrafttragfähigkeiten stimmen gut mit wissenschaftlichen Modellen überein, die nun in allgemein anwendbare Regelwerke überführt werden sollen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden bereits erfolgreich für den Bau eines realen Brückenprototyps in Sachsen genutzt, der sich von September 2023 bis November 2024 im Rahmen einer temporären Bundesstraßenumfahrung bewährt hat. Die gewonnenen Erkenntnisse erweitern die umfangreichen vorhandenen Untersuchungen zum Carbonbeton im gesellschaftlich zunehmend relevanten Bereich der Infrastrukturbauwerke.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Concrete Corrosion and Durability · Structural Behavior of Reinforced Concrete · Innovative concrete reinforcement materials
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
RWTH Aachen University Institut für Massivbau Mies-van-der-Rohe-Str. 1 52074 Aachen
Schaarschmidt Bösche Flederer Ingenieurpartner (vormals HTW Dresden) Tieckstr. 17 01099 Dresden
HTW Dresden Professur Brückenbau Friedrich-List-Platz 1 01069 Dresden
References (52)
Show source-provided references
1. Marzahn G. (2022)Brücken an Bundesfernstraßen - Bilanz und Ausblickin: Krieger J.
2. Isecke B. [Hrsg.] 5. Brückenkolloquium. Ostfildern 06./07. Sept. 2022. Ostfildern: Technische Akademie Esslingen S. 17-35.
3. Schlaich M.; Apitz A.; Jesse F. (2020)Brücken aus vorgespanntem Carbonbeton. Beton- und Stahlbetonbau 115 H. 9 S. 684–696.https://doi.org/10.1002/best.20200001810.1002/best.202000018 ↗
4. Apitz A. (2020)Vorgespannter Carbonbeton im Brückenbau – Beitrag zum werkstoffgerechten Entwerfen und Bemessen[Dissertation]. Technische Universität Berlin.
5. Hoppe J. et al. (2024)CO2-Bilanzierung bei Straßenbrücken – Ein Bewertungsansatz für die Planungsphase von Baumaßnahmen/CO2 balancing for road bridges – An assessment approach for the planning phase of construction measures. Bauingenieur 99 H. 11 S. 354–365.https://doi.org/10.37544/0005-6650-2024-11-4010.37544/0005-6650-2024-11-40 ↗
6. Backes J. G. et al. (2023)Comparative Cradle-to-Grave Carbon Footprint of a CFRP-Grid Reinforced Concrete Façade Panel. Sustainability 15.https://doi.org/10.3390/su15151154810.3390/su151511548 ↗
7. Bielak J.; Bergmann S.; Hegger J. (2019)Querkrafttragfähigkeit von Carbonbeton-Plattenbrücken mit C-förmiger Querkraftbewehrung. Beton- und Stahlbetonbau 114 H. 5 S. 465–475.https://doi.org/10.1002/best.20190000110.1002/best.201900001 ↗
8. Hegger J. et al. (2022)Schlussbericht C3 – V2.9.1: Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Erstellung von modularen Fertigteilbrücken mit nichtmetallischer Bewehrung. Bericht 475/2022 des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen University.https://doi.org/10.2314/KXP:1830530836
9. Schaarschmidt D.; Flederer H. (2021)Vorgespannte Trockenfugen für modulare Brücken unter zyklischer Belastung. Beton- und Stahlbetonbau 116 H. 5 S. 378–386.https://doi.org/10.1002/best.20200009610.1002/best.202000096 ↗
10. Schaarschmidt D.; Flederer H. (2022)Fatigue-resistant design of modular bridges made of precast concrete elementsin: IABSE [ed.]IABSE Symposium. Prague Czech Republic pp. 1382–1389.10.2749/prague.2022.1382 ↗
11. Curbach M. et al. [Hrsg.] (2023)Handbuch Carbonbeton – Einsatz nichtmetallischer Bewehrung. Berlin: Ernst & Sohn.10.1002/9783433608661 ↗
12. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton [Hrsg.] (2024)DAfStb-Richtlinie Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung. Berlin: DIN Media. Ausgabe Januar 2024.
13. Kulas C. (2013)Zum Tragverhalten getränkter textiler Bewehrungselemente für Betonbauteile[Dissertation]. RWTH Aachen University.
14. Kueres S. (2019)Analysis and design of concrete beams with pre-tensioned CFRP reinforcement[Dissertation]. RWTH Aachen University.
15. Rempel S.; Ricker M.; Hegger J. (2020)Biegebemessungsmodell mit einer geschlossenen und iterativen Lösung für Textilbetonbauteile. Beton- und Stahlbetonbau 115 H. 3 S. 218–230.https://doi.org/10.1002/best.20190008610.1002/best.201900086 ↗
16. CSA S806-12 : 2012-03 (2012)CSA S806 – Design and construction of building structures with fibre-reinforced polymers. Mississauga Ontario Canada: Canadian Standards Association. Ausgabe März 2012.
17. Kueres S.; Will N.; Hegger J. (2020)Shear strength of prestressed FRP reinforced concrete beams with shear reinforcement. Engineering Structures 206 110088.https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.11008810.1016/j.engstruct.2019.110088 ↗
18. Ehsani M. R.; Saadatmanesh H.; Nelson C. T. (1997)Transfer and flexural bond performance of aramid and carbon FRP tendons. PCI Journal 42 Nr. 1 pp. 76–86.https://doi.org/10.15554/pcij.01011997.76.8610.15554/pcij.01011997.76.86 ↗
19. Grace N. F. (2000)Transfer Length of CFRP/CFCC Strands for Double-T Girders. PCI Journal 45 Nr. 5 pp. 110–126.https://doi.org/10.15554/pcij.09012000.110.12610.15554/pcij.09012000.110.126 ↗
20. Gross S. P.; Dinehart D. W.; Yost J. R. (Juli 2004)Experimental tests of high-strength concrete beams reinforced with CFRP barsin: El-Badry M. [ed.]ACMBS-IV. Calgary Kanada.10.1061/40691(2003)38 ↗
21. Soudki K. A.; Green M. F.; Clapp F. D. (1997)Transfer Length of Carbon Fiber Rods in Precast Pretensioned Concrete Beams. PCI Journal 42 Nr. 5 pp. 78–87.https://doi.org/10.15554/pcij.09011997.78.8710.15554/pcij.09011997.78.87 ↗
22. Stark A.; Classen M.; Hegger J. (2019)Bond behaviour of CFRP tendons in UHPFRC. Engineering Structures 178 S. 148–161.10.1016/j.engstruct.2018.10.002 ↗
23. DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01 (2011)Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Berlin: Beuth. Ausgabe Januar 2011.
24. DIN EN 1992-1-1:2011-01 (2011)Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
25. Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004+AC:2010. Berlin: Beuth. Ausgabe Januar 2011.
26. Bosbach S. et al. (2020)Modular Bridge Constructions made of CFRP reinforced Concretein: Zhao B.
27. Lu X. [eds.]fib Symposium 2020. online pp. 1762-1769.
28. Bosbach S. et al. (2021)Investigations on the structural behaviour of CFRP reinforced concrete members for modular bridge constructionsin: IABSE [ed.]IABSE Congress. Ghent Netherlands pp. 1163–1171.10.2749/ghent.2021.1163 ↗
29. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton [Hrsg.] (2024)Erläuterungen und Beispiele zur DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung“ – DAfStb-Heft 660. Berlin: DIN Media.
30. Wagner J. (2022)Zum Tragverhalten von Carbonbeton unter Ermüdungsbeanspruchung[Dissertation]. Technische Universität Dresden.
31. Haspel L. (2022)Carbonnetzwerkbogen – Erfahrungen aus der Erstanwendung von Netzwerkhängern aus Carbon. Stahlbau 91 H. 2 S. 84–94.https://doi.org/10.1002/stab.20210007310.1002/stab.202100073 ↗
32. Schaarschmidt D.; Flederer H.; Bösche T. (2022)Schnell dauerhaft und adaptierbar – Modularer Brückenbau mit Carbonbetonfertigteilen. concrete content UG [Hrsg.]. Leipzig S. 163–173.
33. solidian GmbH (2021)Technisches Datenblatt solidian GRID Q95/95-CCE-38-VW – Version 210519.
34. solidian GmbH (2022)Technisches Produktdatenblatt solidian GRID Q95-CCE-38-E5 – Version 2203[online]. Albstadt: solidian GmbH.https://solidian.com/de/products/solidian[Zugriff am: 4. Mai 2022]
35. Bielak J. (2021)Shear in slabs with non-metallic reinforcement[Dissertation]. RWTH Aachen University.
36. Hegger J.; Bielak J. (2023)Untersuchungen zum Tragverhalten einer Geh- und Radwegbrücke über die Ludwigsburger Straße in Stuttgart. Gutachten G-2022-02.
37. Spelter A. (2023)Long-Term Durability of Carbon Reinforced Concrete[Dissertation]. RWTH Aachen University.https://publications.rwth-aachen.de/record/960708
38. solidian GmbH (2024)Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-1.6-308: Carbon-Bewehrungsgitter solidian GRID zur Bewehrung von Betonbauteilen mit nichtmetallischer Bewehrung. Z-1.6-308.
39. solidian GmbH (2022)Technisches Produktdatenblatt. solidian REBAR D10-CCE – Version 2022[online]. Albstadt: soldian GmbH.https://www.solidian-kelteks.com/images/TDS/REBAR%20carbon/solidian%20REBAR%20Dxx-CCE%20Technische%20Produktdatenblatter%20v2303.pdf[Zugriff am: 25. Sep. 2024]
40. Tokyo Rope International (2017)CFCC (Carbon Fiber Composite Cable)[online]. Tokyo: TRI.https://tokyorope-intl.co.jp/cfcc/cfcc.html[Zugriff am: 5. Feb. 2025]
41. Japan Society of Civil Engineers (JSCE) [eds.] (1997)Recommendation for design and construction of concrete structures using continuous fiber reinforcing materials. Concrete Engineering Series 23.
42. DIN EN 1992-1-1 (2016)Eurocode 2 für Deutschland – Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau mit Nationalem Anhang – Kommentierte und konsolidierte Fassung. Berlin: Beuth.10.1002/9783433605103.part1 ↗
43. DIN EN 206:2017-01 (2017)Beton – Festlegung Eigenschaften Herstellung und Konformität; Deutsche Fassung EN 206:2013+A1:2016. Berlin: Beuth. Ausgabe Januar 2017.
44. Dommes C.; Hegger J. (2024)Ermittlung von Traglastreserven in 16 5 m Spannbetonträgern unter Querkraftbeanspruchung. Bauingenieur 99 H. 1/2 S. 22–34.https://doi.org/10.37544/0005-6650-2024-01-02-4410.37544/0005-6650-2024-01-02-44 ↗
45. Flederer H.; Schaarschmidt D. (2023)Gutachten zur Erlangung einer ZiE für eine prototypische Anwendung in der Gesamtmaßnahme B 173 (Stand 24. 01. 2023).
46. Bielak J.; Hegger J.; Will N. (2020)Zwanzig20 – Carbon Concrete Composite C3– C3-V-I.14 Querkraftbemessung für Carbonbeton nach dem neuen Eurocode 2 – Schlussbericht. Bericht 427/2020 des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen University.https://doi.org/10.2314/KXP:1727652398
47. Schaarschmidt D. (2023)Zur Beurteilung der Oberflächen- und Materialdegradation zyklisch beanspruchter und vorgespannter Trockenfugen zwischen Betonfertigteilen[Dissertation]. Technische Universität Dresden.
48. Schaarschmidt D. et al. (2025)Prototyp einer vollmodularen Straßenbrücke – Adaptiv reversibel und sofort tragfähig durch vorgespannte Trockenfugen. Bautechnik 102 H. 2 S. 83–92.https://doi.org/10.1002/bate.20240006810.1002/bate.202400068 ↗
49. Wagner J.; Curbach M. (2018)Tensile load bearing and bond behaviour of carbon reinforced concrete under cyclic loadingin: Foster S. et al. [eds.]fib Congress 2018. Melbourne Australia pp. 389–402.
50. Hegger J. et al. (30. 09. 2024)Verbundvorhaben: PAMB – Pilotanwendung modularer Brückenbau: Erprobung modularer nichtmetallisch bewehrter Überbauten unter realen Einsatzbedingungen“ Schlussbericht „Teilvorhaben: Nichtmetallische Bewehrung“. Bericht 512/2024 des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen University.https://doi.org/10.2314/KXP:1917279043
51. Nguyen H. T. et al. (2018)Load Carrying Capacity and Durability of PC Girder Using CFCC Tendon under Long-Term Exposure in Corrosive Salt Environment. Journal of Advanced Concrete Technology 16 H. 8 S. 317–332.https://doi.org/10.3151/jact.16.31710.3151/jact.16.317 ↗
52. FprEN 1992-1-1/2023-04 (2023)Eurocode 2: Design of Concrete Structures – Part 1-1: General rules for buildings bridges and civil engineering structures. Formal Vote version by Project Team SC2. Ed. April 2023.https://doi.org/10.2314/KXP:1917279043