Hochbelastbare CFK-Biege- und CFK-Querkrafttraeger: Bauweisen, Konstruktion und Bruchversuch / Highly loaded CFRP-beams: construction techniques and design, dimensioning and fracture test

Es werden die Durchfuehrung und die Ergebnisse eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefoerderten Forschungsvorhabens zur Klaerung offener Fragen bei der Anwendung von Biegetraegern aus Kohlenstofffaserkunststoffen (CFK) vorgestellt. CFK-Bauteile haben einige Vorteile (geringes Gewicht, Korrosionsbestaendigkeit, Langlebigkeit, Wartungsfreiheit). Trotz dieser Vorteile wurden Biegetraeger aus CFK-Verbundstoffen bisher kaum eingesetzt. Die Gruende dafuer sind: vergleichsweise teurer Werkstoff, kein Schweissen moeglich, noch nicht entwickelte werkstoffgerechte Bauweisen, Fehlen langfristiger Praxiserfahrungen sowie von entsprechenden Regelwerken. Ziel des interdisziplinaeren Forschungsvorhabens war es zu diesen Einzelfragen Grundlagen zu erarbeiten, die eine vermehrte Anwendung foerdern koennen. Eine zum Stand der Technik durchgefuehrte Literaturrecherche bestaetigte die Defizite, zeigte aber auch, dass im Ausland intensive Forschungen zu der Thematik laufen. Vorteile verspricht man sich von einer an der TU Darmstadt entwickelten modularen Bauweise, bei der der Biegetraeger aus ausgehaertetem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)-Halbzeugen verklebt wird. Allerdings gibt es bei der modularen Bauweise auch einige Nachteile. Um diese zu beseitigen, wurden Untersuchungen zur Laminatoptimierung durchgefuehrt, welche die Grundlage fuer die Optimierung der anschliessenden Traegeroptimierung bildeten. Ausserdem wurde ein grossformatiger CFK-Biegetraeger mit Kastenprofil entwickelt, den man in einem quasi-statischen 4-Punkt-Biegeversuch bis zum Bruch belastete. Bei dem weggeregelten Versuch erfolgte in mehreren Belastungsschritten eine Erhoehung des Pruefweges. Das Ergebnis zeigt ein nahezu lineares Kraft-Verformungs-Verhalten. Die plastische Tragfaehigkeit des CFK-Traegers uebertrifft knapp die eines etwa gleich hohen Stahltraegers; und das bei nur einem Drittel des Gewichts. Allerdings sind auch die Kosten um etwa den Faktor 3,8 hoeher. Zur weiteren Verbesserung der Anwendung von CFK-Traegern sind noch umfangreiche weitere Versuche erforderlich. ABSTRACT IN ENGLISH: Beams are one of the most used structures in engineering. Currently metallic versions dominate in practice. Fibre-polymer-composites, in particular with carbon fibres, are a promising alternative material for beams because of their excellent performance concerning the lightweight grade and the fatigue strength. Basic knowledge has been developed in a research project funded by the German Research Foundation (DFG). Besides the state of the art of fibre-polymer-composite beams in bridge construction, a laminate and a beam optimization are presented. A large scale carbon fibre beam was developed and has been loaded in a static four-point-bending test until fracture. The ultimate bending moment slightly exceeds the plastic bending moment of an IPE200 S460 beam however at one third of the weight. (A)

  • Authors:
    • VON DER THUESEN, M
    • SCHUERMANN, H
  • Publication Date: 2013-6

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 452-8
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 82
    • Issue Number: 6
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01491206
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 3 2013 12:12PM