Leichte, vorgespannte Carbonbetondecken – Neue Perspektiven für die Fertigteilindustrie

Seit den 1930er Jahren wurden zahlreiche vorgespannte dünnwandige Bauteile weltweit errichtet, die sowohl mit als auch ohne Verbund vorgespannt wurden. Zu den Beispielen gehören Bauwerke mit einfachen
Plattenstreifen und Faltwerken bis hin zu komplexen doppelt
gekrümmten Schalentragwerken. Heutzutage entspricht die Vorspannung von Stahlspanngliedern in der Bauindustrie dem Stand der Technik. Die Vorspanntechnologie von Carbonspanngliedern oder -textilien insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen wird zwar
intensiv seit Jahren beforscht, wirft allerdings immer wieder neue Fragestellungen auf, um das Potenzial in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Ökologie und Nachhaltigkeit voll auszuschöpfen. Carbonbetonbauteile mit einer sogenannten schlaffen Bewehrung können die hohe Zugfestigkeit des Carbons oft nicht ausnutzen. Zudem
führen die äußeren Belastungen oft zu inakzeptabel großen Verformungen. Außerdem weisen Textilbetonbauteile im Vergleich zu üblichen Betonelementen aufgrund ihrer sehr schlanken Querschnitte eine geringere Biegesteifigkeit auf, was die Verformungsanfälligkeit erhöht. Um dem entgegenzuwirken, ist eine Bauteilvorspannung ein möglicher Lösungsansatz.

Ein nächster Forschungsschritt zielt im Rahmen des DFG SPP 2187 darauf ab, dass in der Fertigteilindustrie in Zukunft in einer Fließ-fertigung segmentierte Bauteile so präzise hergestellt und zerstörungsfrei geprüft werden können, dass ihre Tragfähigkeit genau vorhergesagt werden kann, und dass deshalb die bisher im Massivbau üblichen Materialbeiwerte drastisch und ohne Verlust an Sicherheit reduziert werden können. Die Segmentfertigteile durchlaufen bei der Herstellung einen Scanprozess, bei dem mithilfe einer industriellen Computertomographie genaue Aussagen über die Betonqualität in später hochbelasteten Bereichen gemacht werden können. Genauso lassen sich die Oberflächen so exakt vermessen, dass die zu erwartende Spannungsverteilung in den Kontaktbereichen zusammengespannter Elemente genau vorhergesagt werden kann. Bauteile können dadurch nicht nur leichter werden, sondern damit auch einen entscheidenden ressourcenschonenden Beitrag zur Baukultur leisten.