Starke Strukturen mit kohlefaserverstärkten Kunststoffen erreichen

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Forscher des Structural Engineering Laboratory, Department of Architecture and Civil Engineering, Toyohashi University of Technology haben ein neues Konzept zur Verstärkung von Stahl in kritischen Gebäudestrukturen entwickelt, bei dem verbindungsfreie kohlenstofffaserverstärkte Kunststofflaminate (CFK) verwendet werden, um das Beulverhalten von Stahlbauelementen zu verbessern.

Diese Methode erfordert keine Oberflächenbehandlung des Stahls vor dem CFK-Einsatz, da das CFK nicht auf die Oberfläche geklebt wird, was durch seine Biegesteifigkeit zur strukturellen Festigkeit beiträgt.

Die Forschungsergebnisse wurden Anfang 2020 in Construction and Building Materials veröffentlicht.Nach seinem Erfolg bei der Bewehrung von Beton im Tiefbau wurde CFK nun als Mittel zur Verstärkung von Stahlelementen entwickelt, anstatt herkömmliche Stahlplatten zu verwenden.

CFK wird bevorzugt, weil es mehrere Vorteile bietet, wie geringes Gewicht, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und ausgezeichnete Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit.

Bisher konzentrierten sich Forschung und Entwicklung zur Stahlverstärkung mit CFK jedoch hauptsächlich auf Klebetechniken, bei denen CFK mit einem Klebstoff auf Stahloberflächen befestigt wird.

Die geklebte Verfestigung weist Nachteile auf, da vor dem Einbau von CFK komplexe und zeitaufwändige Oberflächenbehandlungen erforderlich sind.

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Darüber hinaus kann die Haftfestigkeitsleistung zwischen Stahl und CFK, die der Schlüsselaspekt dieser Verstärkungstechnik ist, aufgrund der Umwelteinflüsse während der gesamten Lebensdauer ebenfalls deutlich abnehmen.

Die Ersetzung dieses Ansatzes durch eine andere neue Technik der geklebten CFK ist keine besonders geeignete Lösung, da sie wahrscheinlich nicht kosteneffizient ist.Das Forschungsteam entwickelte seine Methode zur Stahlverstärkung mit CFK, wobei es den Stahl nicht mit der Stahloberfläche verklebte.

Es hat sich gezeigt, dass diese Methode das Knicken verzögert und die Kompressionskapazität von Stahlstäben erhöht, wobei der Kapazitätsgewinn durch die Anzahl der Kohlenstoff….

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