Betonträger: Ein neuartiges Prüfverfahren zur Ermittlung mechanischer Spannungen im Material - realisiert mit HBM-Messtechnik

Das Team für Strukturforschung an der Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona, Spanien, hat spezielle Prüfungen entwickelt, mit denen die mechanischen Spannungen in Betonträgern bestimmt werden können. 

Die Prüfungen wurden im Lauf der vergangenen zwei Jahre entwickelt und konzentrieren sich vorrangig auf den Einsatz von kohlenstofffaserverstärktem Beschichtungsmaterial zur Verstärkung der Betonträger.

Seit einigen Jahren werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) immer häufiger eingesetzt. Typischerweise verlaufen die Fasern in CFK in einer Richtung, um bei Verklebung mit einem Epoxydharz eine halbsteife Struktur mit hohem Zugmodul und Elastizitätsmodul zu erhalten.

In Prüfungen im Labor wurden verschiedene Arten von Fehlern simuliert, die üblicherweise auftreten können. Dazu gehören:

  • Entfernen von CFK-verstärkten Trägern, die ein Betondach tragen
  • Entfernen der kohlenstofffaserverstärkten Beschichtung an einem Ende eines Trägers
  • Defekt der kohlenstofffaserverstärkten Beschichtung infolge einer Bruchspannung
  • Scherbruch in Betonträgern

Tests mit 24 Dehnungsmessstreifen

Für die von den Laboratori per a la Innovació Tecnològica d'Estructures i Materials (LITEM) durchgeführten Prüfungen wurden 24 Dehnungsmessstreifen vom Typ 1-LY41-6/350 auf den Trägern installiert. Diese wurden mit dem Klebstoff X280 von HBM aufgeklebt. Unter dem Träger und entlang der CFK-Streifen wurden Dehnungsmessstreifen platziert, jeweils zwei Stück an Position L/4 für den linearen Messweg. Für die Dreieckswegvermessung wurden zusätzlich zwei Lasersensoren angebracht - einer an jeder Seite in der Mitte des Trägers.

Datenerfassung mit MGCplus

Die Signale wurden mit dem MGCplus von HBM erfasst, wobei drei Module AP815i für die Dehnungsmessstreifen und ein Modul AP801 für die Lasersensoren angeschlossen waren. Last- und Wegsignale wurden mit einem 250 kN-Aktor erfasst. Zur Analyse der Ergebnisse wurde die Datenerfassungssoftware catman®AP von HBM eingesetzt.

Mit dem üblichen theoretischen Ansatz wurden die Biegekräfte am Stahlbetonträger berechnet und anschließend mit den aus den Tests gewonnen Daten verglichen. Dadurch konnte die allgemeine Gleichung für doppelt-verstärkte Betonträger und für durch Beschichtung, z.B. mit faserverstärkten Polymeren, verstärkte Träger modifiziert werden, um die Verformung εdb (Verformungsstart) genauer abschätzen zu können.

In zukünftigen Prüfungen könnten auch im auf der Zugseite des Trägers eingebetteten Schichtstoff installierte Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden.

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