Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Pflaster" für altersschwache und erdbebengefährdete Bauten

26.01.2007
Faserverstärkte Kunststoffe werden heute häufig eingesetzt, um Bauten für neue Anwendungen und Nutzungen fit zu machen sowie gegen Erdbebenschäden abzusichern. Der Erfolg dieser modernen Werkstoffe beruht auf ihrer einfachen Anwendung und dem geringen Eigengewicht.

Neues bedingt aber auch eine gewisse Vorsicht. Mitte Januar diskutierten an der Empa daher Fachleute aus ganz Europa über ihre Erfahrungen mit neuartigen Anwendungen der Faserverbundwerkstoffe.

Vor knapp 20 Jahren führte der damalige Leiter der Empa Dübendorf, Urs Meier, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK, von Carbon, engl. für Kohlenstoff) im Bauwesen ein. Eine kleine Revolution, kam der recht damals doch recht teure Werkstoff dank seiner speziellen Eigenschaften vor allem in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz. In unzähligen Arbeiten hat Meier seitdem den Beweis erbracht, dass sich CFK durchaus für den Bau eignet, speziell als Ersatz für den bislang für nachträgliche Verstärkungen verwendeten Stahl. Heute sind faserverstärkte Kunststoffe im Bauwesen nicht mehr wegzudenken, unter anderem weil sie gegen Korrosion "immun" sind und ausgesprochen leicht. Der ursprünglich hohe Preis wurde schnell durch die einfache Handhabbarkeit aufgewogen. Mit steigender Nachfrage und Produktionsumfang wurden CFK dann auch schnell günstiger. Und die Nachfrage wird weiter steigen, eröffnen sich doch ständig neue Anwendungsmöglichkeiten: Immer mehr in die Jahre gekommene Betonbauten müssen repariert oder verstärkt werden. Dabei sind faserverstärkte Kunststoffe ökonomisch häufig die sinnvollere Lösung: Warum soll ein Bauwerk abgerissen und (teuer) neu gebaut werden, wenn es mit CFK (günstig) repariert werden kann?

Gebäude auf dem Schütteltisch

... mehr zu:
»CFK »Kunststoff

Der "Boom" darf aber nicht dazu führen, die Sicherheit zu vernachlässigen. Dieser Aufgabe widmet sich eine Arbeitsgruppe der "International Federation for Structural Concrete" (fib), welche die Anwendung von faserverstärkten Kunststoffen propagiert und gleichzeitig auch Empfehlungen für deren Gebrauch erlässt. Die Arbeitsgruppe traf sich Mitte Januar an der Empa in Dübendorf, um Erfahrungen auszutauschen, Richtlinien zu diskutieren und zu erarbeiten. Parallel dazu fand eine Tagung statt, an der acht namhafte Ingenieure über ihre aktuelle Forschung bei der "Erdbebenertüchtigung" von Gebäuden und über besonders interessante CFK-Anwendungen berichteten. So zeigten etwa Kypros Pilakoutas von der University of Sheffield (UK) und sein Kollege Marco Di Ludovica von der Universität Neapel (I) ihre Versuche mit 2- und 3-stöckigen Gebäudestrukturen, die sie auf Schütteltischen erbaut und hohen Beschleunigungen ausgesetzt hatten. Selbst bei solchen Belastungen wurden die kohlenstofffaserverstärkten Bauten kaum beschädigt, während sie unverstärkt schnell kollabiert wären.

Der Leiter der Empa-Abteilung Ingenieur-Strukturen, Masoud Motavalli, dessen Forschungsteam vor rund eineinhalb Jahren im Wallis ein Einfamilienhaus mit servohydraulischen Shakern hatte erzittern lassen, zeigte anhand von Bildern, wie historische Gebäude im Iran - aber auch die Schweizer Botschaft in Teheran - mit CFK erdbebensicher gemacht wurden. Dadurch transferiert der Empa-Ingenieur, der zugleich Assistenzprofessor an der Universität Teheran ist, aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung erfolgreich in sein stark erdbebengefährdetes Heimatland. Ausserdem stellte sein Mitarbeiter Christoph Czaderski eine an der Empa neu entwickelte Methode vor, CFK-Verstärkungslamellen nicht mehr nur schlaff aufzukleben, sondern sie zuerst zu spannen und dann "vorgespannt" aufzukleben, was verschiedene Vorteile hat, zum Beispiel weisen die verstärkten Strukturen kleinere Verformungen und Rissweiten auf.

Eine interessante Variante faserverstärkter Werkstoffe kommt aus Griechenland. Thanasis Triantafillou von der Universität Patras ersetzte die modernen Kohlenstofffasern durch Textilfasern, als Bindemittel wählte er normalen Mörtel anstelle von Kunststoff. Auch wenn die im Labor erreichten Werte nicht ganz an jene der Hightech-Materialien herankamen, haben die Textilverbundwerkstoffe Vorteile. Ein entscheidender Punkt dieses "Lowtech"-Ansatzes liegt in der Wirtschaftlichkeit. Zwar müssen die Textilien speziell hergestellt werden; sie sind daher nicht wesentlich günstiger als Kohlefasern. Doch dafür ist der Mörtel im Vergleich zu Polymeren geradezu gratis. Zudem sind "normale" Bauarbeiter in der Lage, mit den ihnen vertrauten Materialien die Verstärkungen auszuführen; teure Spezialisten sind nicht notwendig.

Schluss mit der Bastelei!

Urs Meier, der erst im Dezember für seine Arbeiten auf dem Gebiet der CFK-Forschung mit dem "Lifetime Achievement Award" der Internationalen Gesellschaft für faserverstärkte Kunststoffe im Bauwesen (IIFC) ausgezeichnet wurde, warf zu guter Letzt einen Ausblick in die Zukunft. Er, der CFK einst von der Luftfahrt ins Bauwesen holte, sprach sich dafür aus, erneut von der Flugzeugindustrie zu lernen. Statt mit flüssigen Klebern zu "basteln", wie Meier sich ausdrückte, will er künftig vorimprägnierte CFK-Lamellen einsetzen. Bereits arbeitete an der Empa eine Doktorandin an dieser "sauberen" Methode.

Überhaupt müsse die Arbeit professionalisiert und automatisiert werden. Anders sei das Verstärken grosser Bauwerke praktisch nicht mehr möglich. Ein Beispiel: Für die Stabilisierung der Berner Felsenaubrücke sind rund acht Kilometer CFK-Lamellen nötig. Kein leichtes Unterfangen, wenn Lamelle um Lamelle aufgeklebt werden müssen. Daher wünscht sich Meier eine Apparatur, welche die Streifen sozusagen "im Akkord" aufbringt. Es dürfe aber nicht vergessen werden, meint der CFK-Pionier aus Erfahrung, dass Innovationen im Bauwesen eher zögerlich angenommen werden. So seien rund 12 Jahre vergangen, bis seine Idee der CFK-Verstärkung "abgehoben" hätte. Vielleicht beweisen ihm nun die an der Tagung anwesenden Vertreter der Bauindustrie, dass es heute nicht mehr so lange dauern wird?

Rémy Nideröst | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/56311/---/l=1

Weitere Berichte zu: CFK Kunststoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Holzhäuser bei grauer Energie im grünen Bereich
22.06.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Wie Menschen Schäden an Gebäuden wahrnehmen
22.06.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblick ins geschlossene Enzym

26.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Laser – World of Photonics: Offene und flexible Montageplattform für optische Systeme

26.06.2017 | Messenachrichten

Biophotonische Innovationen auf der LASER World of PHOTONICS 2017

26.06.2017 | Messenachrichten