Stahlbau-Kalender, Jahrgang 2020, Abschnitt 9
Knippers, Jan; Koslowski, Valentin; Oppe, Matthias
Faserverbundwerkstoffe im Bauwesen
Nr. Abschnitt Seite
1  Einleitung  613 
2  Materialeigenschaften  613 
2.1  Allgemeines  613 
2.2  Matrix  613 
2.2.1  Polyesterharz (UP)  614 
2.2.2  Epoxidharz (EP)  615 
2.2.3  Phenolharz (PF)  615 
2.2.4  Vinylesterharz (VE)  615 
2.2.5  Biobasierte Harze  615 
2.3  Verstärkungsfasern  615 
2.3.1  Allgemeines  615 
2.3.2  Glasfasern  616 
2.3.3  Kohlenstofffasern  617 
2.3.4  Aramidfasern  618 
2.3.5  Basaltfasern  618 
2.3.6  Naturfasern aus nachwachsenden Rohstoffen  618 
2.4  Verarbeitungsformen von Fasern  619 
2.5  Kernmaterialien  620 
2.6  Füllstoffe und Additive  621 
3  Verbundwerkstoffe  622 
3.1  Herstellung  622 
3.1.1  Allgemeines  622 
3.1.2  Manuelle Verfahren  622 
3.1.3  Press- und Injektionsverfahren  623 
3.1.4  Wickel- und Flechtverfahren  623 
3.1.5  Pultrusionsverfahren  625 
3.2  Eigenschaften von Verbundwerkstoffen  626 
3.2.1  Allgemeines  626 
3.2.2  Kriechen  626 
3.2.3  Ermüdung  627 
3.2.4  Temperatur und Brand  627 
3.2.5  Chemische Beständigkeit  628 
3.2.6  Feuchte- und Witterungsbeständigkeit  628 
3.2.7  Ökologische Aspekte  628 
3.3  Verarbeitung von Halbzeugen  630 
3.3.1  Spanende Bearbeitung  630 
3.3.2  Lösbare Verbindungen  630 
3.3.3  Nicht lösbare Verbindungen  630 
4  Berechnung und Nachweise  631 
4.1  Stand der Normung, Zulassungen und Bauartgenehmigungen  631 
4.2  Klassische Laminattheorie  632 
4.3  Ermittlung der Schnittgrößen und Verformungen  632 
4.4  Materialspezifische Nachweise  633 
4.4.1  Teilsicherheitsbeiwerte und Einflussfaktoren auf der Widerstandseite  633 
4.4.2  Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit  636 
4.4.2.1  Beschränkung der Dehnungen  636 
4.4.2.2  Beschränkung der Verformungen  636 
4.4.3  Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit  638 
4.4.3.1  Einwirkungen und Widerstände  638 
4.4.3.2  Nachweis der Spannungen  639 
4.4.3.3  Nachweis der Dehnungen  641 
4.4.3.4  Nachweis der Stabilität  641 
4.4.4  Nachweise der Verbindungen  643 
4.4.4.1  Schraubverbindungen  643 
4.4.4.2  Klebeverbindungen  646 
5  Experimentelle Untersuchungen  647 
5.1  Notwendigkeit  647 
5.2  Grundlagen der statistischen Versuchsauswertung  647 
5.3  Kurzzeiteigenschaften von Laminaten  648 
5.4  Tragfähigkeit von Verbindungen  648 
5.4.1  Schraubverbindungen  648 
5.4.2  Geklebte Verbindungen  649 
5.5  Einfluss aus Lasteinwirkungsdauer und Umgebungsbedingungen  649 
5.5.1  Abschätzung mittels Einflussfaktoren  649 
5.5.2  Experimentelle Ermittlung  650 
6  Ausführung und Überwachung  650 
6.1  Überwachung der Halbzeugherstellung  650 
6.2  Wartung und Instandhaltung  650 
6.3  Gesundheits- und Sicherheitshinweise  651 
7  Anwendungsgebiete  651 
7.1  Zugglieder aus faserverstärkten Kunststoffen  651 
7.1.1  Verstärkungslamellen aus CFK  651 
7.1.2  Spannglieder und Seile aus CFK  651 
7.1.3  Betonbewehrung aus Glasfasern (GFK)  652 
7.1.4  Betonbewehrung aus Kohlenstofffasern (CFK)  653 
7.1.5  Elemente aus glasfaserverstärkter technischer Kaltkeramik  654 
7.2  GFK und CFK als Konstruktionswerkstoffe im Brückenbau  655 
7.2.1  Brückenfahrbahnen aus GFK  655 
7.2.2  Brückentragwerke aus GFK  657 
7.2.3  Brückentragwerke aus CFK  658 
7.2.4  Brückentragwerke aus Sandwichsystemen  659 
7.3  Faserverstärkte Kunststoffe in Architektur und Ingenieurbau  659 
7.3.1  GFK für nichttragende Gebäudebekleidungen  659 
7.3.2  GFK für Tragwerke des Hochbaus  662 
7.3.3  Faserverbundwerkstoffe für Sonderkonstruktionen  664 
8  Literatur  666