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Technische Anwendung von FRP-Profilen in Außenrahmenträgern von Hochhäusern

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16.07.2018
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Das FRP-Ingenieurprojekt (Fiber Reinforced Polymer) „Enhanced Load-Bearing and Fire Resistance of Fiber Composite Material Structural Components“ (TDA1-1), das 2022 vom Innovationsfonds des Non-Metallic Materials Innovation Center finanziert wird, weist einen bedeutenden Fortschritt auf bei der Anwendung von ultraleichten, großformatigen pultrudierten Profilen aus Verbundwerkstoffen. Der Einsatz dieser pultrudierten Profile in den Außenrahmenträgern von Hochhäusern in Qingdao stellt einen bahnbrechenden Erfolg dar.

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Die von Nanjing Spare Composite Yizheng Co., Ltd. gelieferten GFRP-Materialien (Glasfaserverstärktes Polymer) wurden in Zusammenarbeit von Vanke Green Research & Development Co., Ltd. und der Beijing University of Technology entwickelt. Die Hauptträger bestehen aus 800 * 300 großen Rechteckrohren, die Spannweite des Trägers beträgt 17 Meter und die Höhe 2,8 Meter. Die Ober- und Unterbalken wiegen insgesamt 1,2 Tonnen. Das Gewicht des Profils beträgt ca. 33 kg pro Meter.

Um kritische Probleme wie das hohe Gewicht, die hohen Kosten, Sicherheitsrisiken, starke Korrosion und Wartungsschwierigkeiten im Zusammenhang mit herkömmlichen Stahlrahmenträgern in den Hochhäusern an der Küste von Qingdao anzugehen, entwickelte das Projektteam auf innovative Weise einen neuen Typ externer hängender Rahmenträger. Durch den Einsatz von pultrudierten Verbundwerkstoffprofilen erreichte das Team nicht nur die erforderliche strukturelle Festigkeit und Steifigkeit, sondern erreichte auch eine bemerkenswerte Gewichtsreduzierung der Struktur um 75 %, was eine reibungslose Umsetzung des Projekts gewährleistete.
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Zu den verwendeten pultrudierten Profilen gehören Hauptträger (dreizellig, kastenförmig), Säulen (einzellig, kastenförmig) und Gitter (einzellig, kastenförmig), bestehend aus Glasfaser und ungesättigtem Polyesterharz mit einer Fasermasse Gehalt von ca. 70 %. Diese Materialien wurden von der Nanjing Spare Composite Yizheng Co., Ltd. des Projektteams hergestellt und vorbereitet.

Im Vergleich zu Stahlrahmenträgern reduziert sich das Eigengewicht der pultrudierten Profilkonstruktion um ca. 75 %. Diese erhebliche Gewichtsreduzierung verringert nicht nur die Belastungsanforderungen an Baumaschinen und verringert den Platzbedarf auf der Baustelle, sondern erhöht auch die Installationseffizienz und spart Arbeits- und Zeitkosten. Nach Berechnungen der Design- und Konstruktionsabteilungen können durch den Ansatz der pultrudierten Profile etwa 5 Millionen RMB an Maßnahmenkosten für das Projekt eingespart werden.

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Die pultrudierten FRP-Träger zeichnen sich durch bemerkenswerte Eigenschaften wie Leichtigkeit, hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus und demonstrieren ein enormes Potenzial im nationalen und internationalen Tiefbau. Ihre Anwendung ist ein Ideal der Innovation und bietet eine praktikable Alternative zu herkömmlichen Materialien und Methoden, was einen Schritt hin zu nachhaltigeren und kostengünstigeren Baupraktiken bedeutet.