EP0865554A1

EP0865554A1 - Construction component or construction with a composite structure, associated composite construction element, and method of production

Info

Publication number: EP0865554A1
Application number: EP96939822A
Authority: EP
Inventors: Josef Scherer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-11-03
Publication date: 1998-09-23
Also published as: AU7691896A; US6269599B1; WO1997021009A1

Abstract

The invention relates to a construction component or construction with a tensile stress-transmitting composite construction element connected to a concrete base unit in such a way as to transmit shear stresses. The composite construction element comprises a plurality of parallel bearing fibres and a binder component in which the bearing fibres are joined together and embedded so as to be shear-resistant. The aim of the invention is to design a construction which will allow better matching of elasticity between the supporting components. The proposed solution is characterised in that the composite construction element (VBE) is provided with fibre components of differing moduli of elasticity, the fibres of said fibre components being intermingled within the cross-section of the composite structural element (VBE). The proportion of more pull-resistant or most pull-resistant fibre components amounts to at least 12 % and at most 93 % of the total fibre cross-sectional area. The invention can be used for strengthening and repairing steel-reinforced concrete structures and has the advantage of improving overall solidity of the reinforcement and strengthening combination.

Description

Bauteil oder Bauwerk mit Verbundstruktur, zugehöriges Verbund- bauelement und HerstellungsverfahrenComponent or structure with composite structure, associated composite component and manufacturing process

Die Erfindung betrifft ein Bauteil oder Bauwerk, das wenigstens teilweise eine Verbundstruktur mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Tragfasern und eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern mitein¬ ander schubfest verbunden eingebettet sind. Zum Erfindungs¬ gegenstand gehört auch ein entsprechendes Verbundbauelement und ein Herstellungsverfahren.The invention relates to a component or structure which at least partially has a composite structure with a plurality of carrier fibers arranged essentially parallel to one another and a binder component in which the carrier fibers are embedded in a shear-resistant manner. The subject matter of the invention also includes a corresponding composite component and a production method.

Verbundstrukturen der genannten Art finden breite Anwendung in verschiedensten Gebieten der Technik, insbesondere z.B. auch bei der Instandsetzung oder nachträglichen Verstärkung von ursprünglich ohne ein zusätzliches Verbundbauelement erstellten Bauteilen oder Bauwerken, vor allem bei solchen mit einem Stahlbeton-Grundkörper. In diesem Zusammenhang ist oft eine Einstellung oder Anpassung der Elastizitätseigen¬ schaften und der Festigkeitswerte erwünscht oder erforderlich, insbesondere auch unter Berücksichtigung der Eigenschaften von mit dem Verbundbauelement zusammenwirkenden Bauwerken und Anschlusselementen. Die hierfür in Betracht kommenden Fasern, vor allem Glas- und Carbonfasern, gegebenenfalls aber auch z.B. Borfasern sowie Fasern aus hochfesten polymeren Kunststoffen, sind zwar in einem grossen Bereich unterschiedlicher Modulwerte verfügbar, jedoch im allgemeinen nur mit grossen Lücken im Wertebereich und in Kombination mit anderen Materialparametern, vor allem der Zug-Bruchfestigkeit. Dies hat in der Praxis eine starke Einschränkung der Auswahl- und Anpassungsmöglichkeiten zur Folge.Composite structures of the type mentioned are widely used in a wide variety of fields of technology, in particular e.g. also for the repair or subsequent reinforcement of components or structures originally created without an additional composite component, especially those with a reinforced concrete base. In this context, it is often desirable or necessary to adjust or adjust the elasticity properties and the strength values, in particular also taking into account the properties of structures and connecting elements interacting with the composite component. The fibers that are considered for this, especially glass and carbon fibers, but possibly also e.g. Boron fibers as well as fibers made of high-strength polymer plastics are available in a wide range of different module values, but generally only with large gaps in the value range and in combination with other material parameters, especially tensile strength. In practice, this results in a severe restriction of the selection and adjustment options.

ORIGINAL UNTERLAGEN Ein verwandter Problemkreis betrifft die Verteilung der Beanspruchung unter Last in einem Bauteil oder Bauwerk mit unterschiedlichen Verbundstrukturen, insbesondere in einem Verbund zwischen einem Beton-Grundkörper, der seinerseits eine Stahlarmierung und damit eine eigene Verbundstruktur enthält, und einem mit diesem Grundkörper stoff- oder formschlüssig verbundenen Faser-Verbundbauelement. Auch in dieser Hinsicht besteht ein praktisches Fortschrittsbedürfnis.ORIGINAL DOCUMENTS A related problem area relates to the distribution of the load under load in a component or building with different composite structures, in particular in a composite between a concrete base body, which in turn contains steel reinforcement and thus its own composite structure, and one that is connected to this base body in a material or form-fitting manner Fiber composite component. There is also a practical need for progress in this regard.

Aufgabe der Erfindung ist daher zunächst die Schaffung einer Konstruktionsweise für Bauteile, Bauwerke oder Verbund¬ bauelemente sowie einer Gestaltung für ein Herstellungs¬ verfahren, mittels deren eine Einstellung und Anpassung der Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften erleichtert und verbessert werden kann, insbesondere auch im Hinblick auf einen hohen und gleichmässigen Ausnutzungsgrad der Tragfasern.The object of the invention is therefore first of all to create a construction method for components, structures or composite components and a design for a production method by means of which an adjustment and adaptation of the elasticity and strength properties can be facilitated and improved, in particular also with regard to one high and even utilization of the carrier fibers.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist bestimmt hin¬ sichtlich eines Bauteils oder Bauwerks oder Verbundbauelementes durch die Merkmale eines oder - in sinnvoller Kombination - gegebenenfalls mehrerer der selbständigen Ansprüche 1, 2, 12, 14 bis 16 bzw. 21 bis 23. Hinsichtlich des Herstellungs¬ verfahrens ist die erfindungsgemässe Aufgabenlösung bestimmt durch die Merkmale des Anspruchs 25 bzw. 27. Wesentliche Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfndung sind bestimmt durch die Merkmale der jeweils nachgeordneten Ansprüche.The solution to this problem according to the invention is determined with regard to a component or building or composite component by the features of one or — in a meaningful combination — optionally several of the independent claims 1, 2, 12, 14 to 16 or 21 to 23. With regard to the production In terms of the method, the problem solution according to the invention is determined by the features of claims 25 and 27, respectively. Further developments and refinements of the invention are determined by the features of the respective subordinate claims.

Die Erfindungsmerkmale gemäss den genannten Ansprüchen und vorzugsweise deren Kombination mit den Merkmalen der nachgeord¬ neten Ansprüche ermöglichen einen weitgehend lückenlosen Einstellungsbereich für die Elastizitäts- und Festigkeits¬ eigenschaften sowie für die Spannungsverteilung im Bauteil oder Bauwerk bzw. im Verbundbauelement. Weiterhin wird erfindungs¬ gemäss der Weg in Richtung einer Optimierung des Ausnutzungs¬ grades sowie des Trag- und Verformungsverhaltens von Bauteilen, Bauwerken oder Verbundbauelementen eröffnet. Insbesondere kann ferner das Verformungsverhalten in bruchnahen Belastungs- zuständen beeinflusst und gezielt verbessert werden.The features of the invention according to the above-mentioned claims and preferably their combination with the features of the subordinate claims enable a largely complete setting range for the elasticity and strength properties as well as for the stress distribution in the component or building or in the composite component. Furthermore, according to the invention, the path towards optimizing the degree of utilization and the load-bearing and deformation behavior of components is Structures or composite components opened. In particular, the deformation behavior in stress conditions close to fracture can also be influenced and specifically improved.

Die Erfindungsmerkmale gemäss Anspruch 1 ermöglichen einen weitgehend lückenlosen Einstellungsbereich für die Anpassung zwischen den Elastizitätseigenschaften der verbundrelevanten Abschnitte des Grundkörpers einerseits und des Verbundbau¬ elementes andererseits. Dies findet Ausdruck in einem beider¬ seits zu definierenden Gesamt-Elastizitätsmodul, d.h. einem Mittelwert, der sich für den Grundkörper nach bekannten analytischen Verfahren aus dem jeweiligen Grundkörperquer¬ schnitt und für das Verbundbauelement aus der Summe der mit ihrem Faser-Querschnittsanteil gewichteten Elastizitätsmodule der verschiedenen Faserkomponenten ergibt. Konstruktiv bzw. herstellungstechnisch mit an sich bekannten Mitteln kontinuier¬ lich wählbare Parameter sind dabei die genannten Querschnitts¬ anteile. Um einen ausreichend angenähert homogenen bzw. nicht zu stark inhomogenen Gesamt-Querschnittsaufbau zu erreichen, sind die Fasern der Faserkomponenten im Querschnitt der Verbundstruktur wenigstens abschnittsweise in gegenseitiger Vermischung anzuordnen. Aus dem gleichen Grund sowie im Hinblick auf die Vermeidung einer untragbar geringen oder ungleichmässigen Ausnutzung von Querschnittsanteilen ist das Verhältnis der Komponenten-Querschnittsanteile gegen gewisse Extremwerte abzugrenzen. Diese Abgrenzung findet ihren Ausdruck in den gemäss Anspruch 1 definierten Grenzwerten des Quer¬ schnittsanteils der jeweils zugsteiferen bzw. der zugstei¬ festen Faserkomponente. Im Zuge einer Optimierung hinsichtlich Homogenität bzw. Querschnittsausnutzung ergeben sich in Weiter¬ bildung der Erfindung Mindestwerte für die Querschnittsanteile der jeweils zugsteiferen bzw. zugsteifesten Faserkomponente von 18% und vorzugsweise von 25%.The features of the invention according to claim 1 allow a largely complete setting range for the adaptation between the elastic properties of the composite-relevant sections of the base body on the one hand and the composite component on the other hand. This is expressed in a total elastic modulus to be defined on both sides, i.e. an average value, which is obtained for the base body from the respective base body cross-section according to known analytical methods and for the composite component from the sum of the elasticity modules of the various fiber components weighted with their cross-sectional fiber content. The mentioned cross-sectional proportions are constructively or technically selectable with means known per se. In order to achieve a sufficiently approximately homogeneous or not too strongly inhomogeneous overall cross-sectional structure, the fibers of the fiber components are to be arranged in the cross-section of the composite structure, at least in sections, in mutual mixing. For the same reason and with a view to avoiding an unacceptably low or uneven use of cross-sectional components, the ratio of the component cross-sectional components must be delimited against certain extreme values. This delimitation is expressed in the limit values of the cross-sectional proportion of the respectively tensile or tensile fiber component defined according to claim 1. In the course of an optimization with regard to homogeneity or cross-sectional utilization, further developments of the invention result in minimum values for the cross-sectional proportions of the respectively more rigid or tensile fiber component of 18% and preferably of 25%.

Zur Definition des Begriffs "Querschnittsanteil" sei angemerkt, dass dieser im vorliegenden Zusammenhang als auf eine Gesamt¬ querschnittsfläche bezogene Verhältnisgrösse zu verstehen ist. Dabei kann diese Verhältnisgrösse grundsätzlich sowohl auf eine Gesamt-Faserquerschnittsfläche mehrerer oder aller Faser¬ komponenten als auch auf eine Gesamtquerschnittsfläche des Verbundbauelementes oder innerhalb desselben bezogen sein. In die letztgenannte Definition der Gesamtquerschnittsfläche gehen auch Teilflächen ein, die für die Zugelastizität des Verbund¬ bauelementes irrelevant oder vernachlässigbar sind, z.B. die auf die Binderkomponente entfallende und jedenfalls nicht für die Faserkomponenten massgebende Teilfläche. In die erst¬ genannte Definition gehen dagegen nur Massgrössen der Faser¬ komponenten selbst ein.With regard to the definition of the term “cross-sectional proportion”, it should be noted that in the present context this is to be understood as a ratio variable relating to a total cross-sectional area. In principle, this ratio can relate both to a total fiber cross-sectional area of several or all of the fiber components and also to a total cross-sectional area of the composite component or within the same. The last-mentioned definition of the total cross-sectional area also includes partial areas which are irrelevant or negligible for the tensile elasticity of the composite component, for example the partial area which is attributable to the binder component and in any case not decisive for the fiber components. In contrast, only dimensions of the fiber components themselves are included in the first-mentioned definition.

Nachdem sich der Gesamt-Elastizitätsmodul gemäss Vorstehendem für das Beispiel von zwei Faserkomponenten FK1, FK2 mit den Querschnittsanteilen AI, A2 und den Modulen El und E2 als EO = AI.El + A2.E2 ergibt, ist EO im erstgenannten Fall eine Elastizitätskenngrösse für die Kombination der gemeinsam verformten Faserkomponenten, im zweiten Fall dagegen eine solche für das Verbundbauelement mit seiner jeweiligen Gesamtquerschnittsgestaltung. Für EO ergeben sich in beiden Fällen grundsätzlich unterschiedliche Zahlenwerte, nämlich im zweiten Fall im algemeinen ein niedrigerer Zahlenwert. Dies ist bei der Verwendung von EO für auswertende Rechnungen, z.B. für eine Verformungsbestimmung unter Belastung, zu berücksich¬ tigen. Im ersten Fall wird - sofern keine weiteren elasti¬ zitätsrelevanten Komponenten vorhanden sind - nur mit den tatsächlichen Querschnittsflächen der Faserkomponenten gerechnet, im zweiten Fall mit der durch konstruktive Vorgaben bedingten Gesamtquerschnittsfläche des Verbundbauelementes. Letzteres kann in der Praxis gerade erwünscht sein, aber zu Unhandlichkeit führen, z.B. wenn elastizitätstechnisch irrelevante Querschnittsanteile und damit die Gesamtquer¬ schnittsfläche bei konstanten Faserkomponentenquerschnitten längs des Verbundbauelement variieren. Eine erfindungswesentliche Weiterbildung sieht ein an einen Grundkörper stoffschlüssig und damit schubfest, z.B. durch Klebung, angeschlossenes Verbundbauelement vor, wobei der Grundkörper eine zugspannungsübertragende Armierung, insbesondere eine Stahlarmierung aufweist, die schubspannungsübertragend in Beton als Grundmasse eingebettet ist. Der resultierende Gesamt-Elastizitätsmodul EO der Faserkomponenten wird dann erfindungsgemäss entsprechend dem Zug-Elastizitätsmodul der Armierung bzw. in vorgegebenen Grenzen von diesem abweichend eingestellt. Dies ermöglicht im Normal-Belastungsfall der Gesamtanordnung eine vorteilhafte Teilnahme der Armierung und des Verbundbauelementes an der Tragfunktion. Wenn nun - wie mit verfügbaren Fasermaterialien erreichbar - die Kombination der Faserkomponenten eine höhere Zugspannungsfestigkeit als die Stahlarmierung aufweist, so führt eine Ueberlastung der Stahlarmierung des Grundkörpers mit Ueberschreiten der Fliessgrenze noch nicht zum Versagen der Gesamanordnung, sondern nur zu einer überhöhten, aber bis zu einer gewissen höheren Belastungsgrenze noch zulässigen Spannung im Verbundbauelement. Die Ueberlastung macht sich also vor dem Versagen durch eine erhöhte Verformung bemerkbar, die gegebenenfalls mit an sich bekannten Detektionsmitteln überwacht werden kann.Since the total modulus of elasticity according to the above results for the example of two fiber components FK1, FK2 with the cross-sectional components AI, A2 and the modules El and E2 as EO = AI.El + A2.E2, EO is an elasticity parameter for the in the former case Combination of the jointly deformed fiber components, in the second case, however, one for the composite component with its respective overall cross-sectional design. For EO, there are fundamentally different numerical values in both cases, namely in the second case generally a lower numerical value. This must be taken into account when using EO for evaluating calculations, for example for determining deformation under load. In the first case, provided that there are no further components relevant to elasticity, only the actual cross-sectional areas of the fiber components are used, in the second case the total cross-sectional area of the composite component, which is determined by design specifications. The latter may be desirable in practice, but may lead to unwieldiness, for example if cross-sectional components irrelevant in terms of elasticity and thus the total cross-sectional area vary along the composite component with constant fiber component cross-sections. A further development essential to the invention provides a composite component which is integrally connected to a base body and thus resistant to shear, for example by gluing, the base body having a reinforcement which transmits tension, in particular a steel reinforcement, which is embedded in concrete as a base material to transmit shear stress. The resulting total modulus of elasticity EO of the fiber components is then set according to the invention in accordance with the tensile modulus of elasticity of the reinforcement or within predetermined limits. In the normal loading situation of the overall arrangement, this enables the reinforcement and the composite component to participate advantageously in the load-bearing function. If - as can be achieved with available fiber materials - the combination of the fiber components has a higher tensile strength than the steel reinforcement, then overloading the steel reinforcement of the base body when the flow limit is exceeded does not yet lead to failure of the overall arrangement, but only to an excessive, but up to one certain higher load limit still allowable stress in the composite component. The overload is therefore noticeable before the failure by an increased deformation, which can be monitored if necessary using detection means known per se.

In Optimierung dieser Erfindungsvariante kann vorgesehen werden, dass die Abweichung des Gesamt-Elastizitätsmodul der Faserkomponenten vom Armierungs-Elastizitätsmodul höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% des letzteren beträgt.In an optimization of this variant of the invention, it can be provided that the deviation of the total elastic modulus of the fiber components from the reinforcement elastic modulus is at most 20%, in particular at most 10% of the latter.

Für die unterschiedliche Elastizitätseinstellng der Faser¬ komponenten und die Anordnung bzw. Verteilung und Ausbildung der Fasern kommen erfindungsgemäss verschiedene Optimierungen in Betracht. So kann es hinsichtlich der Verformungseigen¬ schaften bzw. der Tragfähigkeit je nach den Gegebenheiten des Anwendungsfalles vorteilhaft sein, wenn die Faserkom¬ ponenten des Verbundbauelementes unterschiedliche Einzelfaser- Querschnittsflächen und/oder unterschiedliche Mittelwerte dieser Querschnittsflächen aufweisen. Insoweit und auch hinsichtlich der Herstellungstechnik bietet es oft Vorteile, dass mindestens zwei Faserkomponenten des Verbundbauelementes jeweils eine Mehrzahl von Faserbündeln aufweisen, wobei die Faserbündel beider Faserkomponenten im Gesamt-Faserquerschnitt vermischt angeordnet sind. Meist wird eine Anordnung der Fasern bzw. Faserbündel der verschiedenen Faserkomponenten des Verbundbauelementes über den Gesamt-Faserquerschnitt oder einen Teil desselben in wenigstens annähernder Gleichverteilung sinnvoll sein.Various optimizations are possible according to the invention for the different elasticity settings of the fiber components and the arrangement or distribution and formation of the fibers. With regard to the deformation properties and the load-bearing capacity, depending on the circumstances of the application, it may be advantageous if the fiber components of the composite component have different individual fiber components. Cross-sectional areas and / or have different mean values of these cross-sectional areas. In this respect and also with regard to the production technology, it often offers advantages that at least two fiber components of the composite component each have a plurality of fiber bundles, the fiber bundles of the two fiber components being arranged mixed in the overall fiber cross section. An arrangement of the fibers or fiber bundles of the different fiber components of the composite component over the entire fiber cross-section or a part of the same in at least approximately uniform distribution will usually make sense.

Das zum Erfindungsgegenstand gehörende Verbundbauelement ist hauptsächlich vorteilhaft in einem erfindungsgemässen Bauteil oder Bauwerk, grundsätzlich jedoch auch in anderem Zusammen¬ hang einsetzbar. Dabei handelt es sich jedenfalls um ein Verbundbauelement, das mindestens eine Faserkomponente mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Tragfasern und mindestens eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern miteinander schubfest verbunden eingebettet sind. Dabei sind mindestens zwei Faserkomponenten vorgesehen sind, bezüglich deren die Verhältniswerte der Elastizitätsmodule einerseits und der Bruchspannungen anderer¬ seits einen Differenzbetrag von höchstens 0,25, vorzugsweise jedoch von höchstens 0,15 aufweisen. Bei Kompositstrukturen der vorliegenden Art entspricht das Verhältnis der sich in den Faserkomponenten einstellenden Zugspannungen bei - wegen des Schubverbundes - gleicher Zugverformung im wesentlichen dem Verhältnis der Elastizitätsmodule dieser Faserkomponenten. Infolgedessen bewirken die Merkmale der vorgenannten Erfin¬ dungsvariante, dass die im allgemeinen unterschiedlichen Bruchspannungen bzw. die als übereinstimmende Bruchteile derselben bestimmten zulässigen Spannungen in den betroffenen Faserkomponenten mit zunehmender Belastung im wesentlichen gleichzeit bzw. nur mit vorgegebenen Abweichungen erreicht werden. Dies bedeutet eine optimale Ausnutzung der Tragfähig¬ keit der verschiedenen Faserkomponenten. Eine weitere, ebenfalls ein Verbundbauelement der vorgenannten Art betreffende Erfindungsvariante, die insbesondere mit den zuletzt erläuterten Erfindungsmerkmalen, jedoch grundsätzlich auch unabhängg von diesen anwendbar ist, sieht mindestens eine Faserkomponente vor, die Fasern aus einem Material von bezüglich einer anderen Faserkomponente unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit aufweist. Dies bietet unabhängig von bzw. in Kombination mit der Wahl der Quer¬ schnittsanteile eine vorteilhafte Erweiterung der Möglichkeiten zur unterschiedlichen Parametereinstellung der verschiedenen Faserkomponenten, und zwar nicht nur hinsichtlich der Elastizi¬ tätseigenschaften, sondern auch der erreichbaren Verbund¬ festigkeit. Z.B. können in diesem Zusammenhang Glasfasern unterschiedlicher Zusammensetzung bzw. unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit mit entsprechenden Haftungseigenschaten gegenüber der Binderkomponente eingesetzt werden. Weiterhin lässt eine Vereinigung von Fasern aus Materialien unterschied¬ licher Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit in ein und derselben Faserkomponente interessante Einstellungsmöglich¬ keiten erwarten. Entsprechendes gilt für eine weitere wesent¬ lich Erfindungsvariante, nämlich die Bildung von Faserkompo¬ nenten aus von Komponente zu Komponente bzw. auch innerhalb ein und derselben Komponente unterschiedlichen Fasermateria¬ lien, nämlich Kohlenstoff, Glas und/oder Polymersubstanzen. Zum Begriff "Faserkomponente" sei angemerkt, dass darunter im vorliegenden Zusammenhang eine aus Fasern - gegebenenfalls solche verschiedener Art in einer örtlichen Zusammenfassung - bestehende Komponente einer umfassenderen Faseranordnung zu verstehen ist, nicht jedoch etwa eine Materialkomponente einzelner Fasern.The composite component belonging to the subject matter of the invention is mainly advantageously used in a component or building according to the invention, but in principle can also be used in another context. In any case, it is a composite component which has at least one fiber component with a plurality of carrier fibers arranged essentially parallel to one another and at least one binder component in which the carrier fibers are embedded in a shear-resistant manner. At least two fiber components are provided, with respect to which the ratio values of the elasticity modules on the one hand and the breaking stresses on the other hand have a difference of at most 0.25, but preferably of at most 0.15. In the case of composite structures of the present type, the ratio of the tensile stresses occurring in the fiber components to the same tensile deformation, owing to the shear bond, essentially corresponds to the ratio of the elasticity modules of these fiber components. As a result, the features of the aforementioned variant of the invention have the effect that the generally different fracture stresses or the permissible stresses in the fiber components concerned, which are determined as matching fractions of the same, are achieved essentially simultaneously with increasing stress or only with predetermined deviations. This means an optimal utilization of the load-bearing capacity of the different fiber components. Another variant of the invention, also relating to a composite component of the aforementioned type, which can be used in particular with the last-mentioned inventive features, but in principle also independently of them, provides for at least one fiber component, the fibers made of a material with a different composition and / or with respect to another fiber component Shows quality. Irrespective of or in combination with the selection of the cross-sectional proportions, this offers an advantageous expansion of the possibilities for different parameter setting of the different fiber components, and not only with regard to the elastic properties, but also the achievable bond strength. For example, glass fibers of different composition or different surface roughness can be used in this context with corresponding adhesion properties to the binder component. Furthermore, a combination of fibers from materials of different composition and / or quality in one and the same fiber component can be expected to offer interesting setting options. The same applies to a further essential variant of the invention, namely the formation of fiber components from fiber materials that differ from component to component or also within one and the same component, namely carbon, glass and / or polymer substances. Regarding the term "fiber component", it should be noted that in the present context, this should be understood to mean a component of a more extensive fiber arrangement consisting of fibers - possibly of different types in a local summary - but not a material component of individual fibers.

Die vorstehend allgemein erläuterten Erfindungsmerkmale ermöglichen es, aus vergleichsweise wenigen verfügbaren Tragfasertypen ein breites Spektrum von Kennwertpaarungen aus Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit zu erstellen. Allerdings ist dann im allgemeinen nicht davon auszugehen, dass die in verschiedenen im Querschnitt des Verbund¬ bauelementes vorhandenen Fasermaterialien hinsichtlich ihrer Festigkeit in einem definiert vorgegebenen Mass, insbesondere etwa annähernd gleich gut ausgenutzt sind bzw. jeweils vorgegebene Abstände zwischen den Nenn-Belastungsspannungen und Bruchspannung einhalten. Dem kann jedoch erfindungsgemäss durch Vorspannung der Fasern im Schubverbund abgeholfen werden, wobei mindestens ein Teil der Tragfasern unter Zugspannung steht. Der erforderliche innere Kräfteausgleich hat dann zur Folge, dass ein anderer Teil der Tragfasern und/oder die Matrix bzw. Teile derselben vor der Belastung unter Druckvorspannung stehen. Im Sinne einer Optimierung kann erfindungsgemäss eine Mehrzahl von Faserkomponenten mit unterschiedlichen Werten der Tragfaser- Zugfestigkeit vorgesehen und die Vorspannungen dieser Faser¬ komponenten entsprechend vorgegebenen Bruchteilswerten der zugehörigen Zugfestigkeitswerte bemessen werden. Dabei kann eine solche Vorspannungsanordnung gegebenenfalls auch unab¬ hängig von einem Aufbau der Verbundstruktur mit verschiedenen Faserkomponenten, d.h. auch im Falle von gleichartigen Fasern, bereits erfindungsgemäss erhebliche Fortschritte bringen.The general features of the invention explained above make it possible to create a broad spectrum of characteristic value pairs from the modulus of elasticity and tensile strength from comparatively few available types of supporting fiber. However, it is generally not to be assumed that the strength of the fiber materials in the cross section of the composite component is to a certain extent, in particular approximately equally well utilized, or that they maintain predetermined distances between the nominal stress stresses and breaking stress . According to the invention, however, this can be remedied by prestressing the fibers in the shear assembly, with at least some of the supporting fibers being under tensile stress. The required internal balancing of forces then has the consequence that another part of the supporting fibers and / or the matrix or parts thereof are under compressive prestress before the load. In the sense of an optimization, according to the invention a plurality of fiber components with different values of the tensile fiber tensile strength can be provided and the prestresses of these fiber components can be dimensioned according to predetermined fractional values of the associated tensile strength values. In this case, such a pretensioning arrangement can, depending on the structure of the composite structure with different fiber components, that is to say also in the case of fibers of the same type, already bring about considerable progress according to the invention.

Grundsätzlich kann eine solche gezielte Faservorspannung und eine entsprechende vorgegebene Spannungsverteilung im Belastungszustand innerhalb der Verbundstruktur eines grösseren Bauteils oder Bauwerks verwirklicht sein. In vielen Fällen bringt jedoch ein bereits unabhängg von der Verbindung mit einem anderen Bauteil oder einem Bauwerk mit interner Faser¬ vorspannung versehenes Faser-Verbundbauelement oder Faser- Verbundbauteil besonderen Fortschritt. Die hierzu erforder¬ liche, gegensinnig zur Faser-Zugvorspannung wirkende Druckkraft wird hier von der Matrix oder einem in deser gebundenen und gegen Knickung abgestützten Faseranteil übernommen. Erfahrungs- gemäss können Tragfasern infolge starrer und insbesondere schubfester Einbindung in eine Matrix mit ihrerseits hochem Elastizitätsmodul ohne Knick- bzw. Beulgefahr solche Druck¬ spannungen aufnehmen, und zwar auf grossen Längen auch in schlanken, Stab- oder lamellenförmigen Verbundbauelementen. Ein so intern vorgespanntes Verbundbauelement oder Verbundbauteil kann dann grundsätzlich ohne externe Vorspannung mit einem in unbelastetem oder vermindert belastetem, gegebenenfalls mit einem nur unter Eigenbelastung stehenden Bauwerk oder anderen Bauteil verbunden werden, wobei sich die vorgegebene Gesamt- Spannungsverteilung unter ebenfalls vorzugebenden Belastungen ergibt. Andererseits kann es je nach Anwendungsfall auch angebracht sein, das intern vorgespannte Verbundbauelement noch unter zusätzlicher externer mit dem Bauwerk oder anderen Bauteil zu verbinden. Anzumerken ist noch, dass in einfachen Fällen sogar die Verbindung eines nicht intern vorgespannten Verbundbauelementes mit einem Bauwerk oder anderen Bauteil unter externer Vorspannung ausreichend sein kann.In principle, such a targeted fiber prestressing and a corresponding predetermined stress distribution in the loaded state can be realized within the composite structure of a larger component or building. In many cases, however, a fiber composite component or fiber composite component that is already provided independently of the connection to another component or a structure with internal fiber pretensioning brings special progress. The compressive force required for this, acting in the opposite direction to the fiber tensile pretension, is taken over here by the matrix or a fiber portion bound in it and supported against kinking. Experience has shown that support fibers can have high levels due to rigid and, in particular, shear-resistant integration into a matrix Elastic modulus without risk of buckling or buckling absorb such compressive stresses, even over long lengths in slim, rod-shaped or lamellar composite components. A composite component or composite component that is internally pre-stressed in this way can then in principle be connected without external pre-stressing to an unloaded or reduced load, possibly to a building or other component that is only under its own load, whereby the predetermined total stress distribution results under loads that are also to be specified. On the other hand, depending on the application, it may also be appropriate to connect the internally prestressed composite component to the building or other component with additional external components. It should also be noted that in simple cases even the connection of a composite component that is not internally preloaded to a building or other component under external prestress may be sufficient.

Die Erfindung wird ergänzend anhand der schematischen Darstellungen in den Zeichnungen erläutert. Hierin zeigt:The invention is additionally explained on the basis of the schematic representations in the drawings. Herein shows:

Fig.l einen Ausschnitt eines erfindungsgemässen Stahlbeton- Bauwerks mit einem Verbundbauelement in Seitenansicht undFig.l a section of a reinforced concrete structure according to the invention with a composite component in side view and

Fig.2 einen Querschnittsbereich des Verbundbauelementes in Fig.l mit einem angrenzenden Bereich eines Bauwerk- Grundkörpers in bezüglich Fig.l wesentlich grösserem Massstab,2 shows a cross-sectional area of the composite component in FIG. 1 with an adjacent area of a building base body on a much larger scale with respect to FIG. 1,

Fig.3 das Last-Dehnungsdiagramm einer ersten Ausführungs¬ form eines erfindungsgemässen Verbundbauelements mit Armierung nur aus hochelastischen Tragfasern,3 shows the load-expansion diagram of a first embodiment of a composite component according to the invention with reinforcement made only from highly elastic supporting fibers,

Fig.4 ein Diagramm nach Art von Fig.3, jedoch für ein erfindungsgemässes Verbundbauelement mit kombinierter Armierung aus hochelastischen Tragfasern und Tragfasern mit plastischer Bruchverformung, Fig.5 einen Einspannabschnitt eines erfindungsgemässen Verbundbauelementes mit kraftschlüssiger, wärme¬ unempfindlicher Lasteinleitung sowie mit bruch¬ ankündigender Lastübertragung und4 shows a diagram in the manner of FIG. 3, but for a composite component according to the invention with combined reinforcement of highly elastic supporting fibers and supporting fibers with plastic fracture deformation, 5 shows a clamping section of a composite component according to the invention with non-positive, heat-insensitive load introduction and with load transmission announcing breakage and

Fig.6 ein Blockdiagramm einer Durchlauf-Fertigungsanlage für die Herstellung erfindungsgemässer Verbund¬ bauelemente.6 shows a block diagram of a continuous production plant for the production of composite components according to the invention.

In Fig.l ist als Beispiel eines erfindungsgemässes Bauteils innerhalb eines ebensolchen Bauwerks ein auf Vertikalstützen statisch bestimmt gelagerter Durchlaufträger 1 mit einem Beton-Grundkörper GK angedeutet. Wie in einem Teilschnitt angedeutet, enthält der Träger 1 im Bereich seiner Unterseite eine nur mit einem Stab veranschaulichte Stahlarmierung AR üblicher Art. Der Durchlaufträger ist in nicht näher dargestellter Weise für die Aufnahme einer Biegebeanspruchung ausgebildet, so dass der Armierungsstab an der Trägerunter¬ seite im Zugspannungsbereich des Trägers liegt.In Fig.l is indicated as an example of a component according to the invention within a building of this type, a continuous beam 1 statically mounted on vertical supports with a concrete base body GK. As indicated in a partial section, the support 1 contains, in the area of its underside, a steel reinforcement AR of the usual type illustrated only with a rod. The continuous support is designed in a manner not shown for absorbing a bending stress, so that the reinforcing rod on the underside of the support in the Tension range of the carrier is.

Zur Verstärkung dieses Spannungsbereiches ist an der Träger¬ unterseite mittels einer Klebschicht 2 bekannter Art ein erfindungsgemässes, in Trägerlängsrichtung langgestreckt und im übrigen flächenhaft ausgebildetes Verbundbauelement VBE in schubspannungsübertragender Verbindung mit dem Grundkörper GK angebracht. Armierung AR und Verbundbauelement VBE bilden also zusammen den Zugspannungsteil des Trägers 1.In order to reinforce this stress range, a composite layer VBE according to the invention, which is elongated in the longitudinal direction of the carrier and is otherwise flat, is attached to the lower side of the carrier by means of an adhesive layer 2 of known type and is connected to the base body GK in a shear stress-transmitting connection. Reinforcement AR and composite component VBE thus together form the tension part of the beam 1.

Wie in Fig.2 angedeutet, umfasst das Verbundbauelement VBE eine Vielzahl von parallel zur Längsrichtung des Trägers 1 verlaufenden Faserbündeln FB, die ihrerseits je eine Vielzahl von einzelnen, in enger Packung aneinanderliegenden Tragfasern Fl bzw. F2 umfassen. Die Faserbündel können gegebenenfalls zwecks dichter Packung der Fasern Fl, F2 mit einer Hülle versehen sein. Die Fasern der einzelnen Bündel sind zweckmässig durch einen Binder schubfest zusammengefügt. Die Faserbündel FB sind in eine Binderkomponente BK, z.B. ein Epoxiharz, eingebettet und miteinander ebenfalls schub- spannungsübertragend stoffschlüssig verbunden. Ueber die Klebschicht 2 und die Betonmasse des Grundkörpers GK ist eine schubspannungsübertragende Verbindng auch zur Armierung AR hergestellt. Wie vorangehend ausführlich dargelegt, ist zwischen der Armierung AR und der Tragfaseranordnung des Verbundbauelementes VBE eine Anpassung ihrer Elastizitäts¬ module hergestellt. Dazu bilden die Faserbündel FB zwei Faserkomponenten FK1 und FK2 mit unterschiedlichen Elasti¬ zitätsmodulen El, E2 ihrer Fasern. Die gewählten Querschnitts¬ anteile der Komponenten FK1 und FK2 werden im Beispiel durch unterschiedlicher Dicke der Fasern Fl und F2 bei gleichem Durchmesser der Faserbündel erreicht, so dass sich entsprechend unterschiedliche Faserpackungsdichten innerhalb der Bündel und damit unterschiedliche bzw. gezielt vorgegebene Gesamtfaser¬ querschnitte pro Bündel ergeben. Hierdurch und gegebenenfalls zusätzlich durch unterschiedliche Bündelzahlen pro Faser¬ komponente lassen sich die gewünschten Querschnittsanteile einstellen. Die Faserbündel sind im Beispiel einzeln alter¬ nierend angeordnet, so dass sich eine vergleichsweise geringe Inhomogenität des gesamten Querschnittsaufbaues ergibt.As indicated in FIG. 2, the composite component VBE comprises a multiplicity of fiber bundles FB running parallel to the longitudinal direction of the carrier 1, which in turn each comprise a multiplicity of individual carrier fibers F1 and F2, which lie close to one another. The fiber bundles can optionally be provided with a sheath for the purpose of tight packing of the fibers F1, F2. The fibers of the individual bundles are expediently joined in a shear-resistant manner by a binder. The fiber bundles FB are embedded in a binder component BK, for example an epoxy resin, and are also cohesively connected to one another in a manner that transmits shear stress. Via the adhesive layer 2 and the concrete mass of the base body GK, a shear stress-transmitting connection is also made for the reinforcement AR. As explained in detail above, an adaptation of their elasticity modules is produced between the reinforcement AR and the supporting fiber arrangement of the composite component VBE. For this purpose, the fiber bundles FB form two fiber components FK1 and FK2 with different elasticity modules E1, E2 of their fibers. In the example, the selected cross-sectional proportions of the components FK1 and FK2 are achieved by different thicknesses of the fibers F1 and F2 with the same diameter of the fiber bundles, so that correspondingly different fiber packing densities within the bundles and thus different or specifically predetermined total fiber cross-sections result per bundle . The desired cross-sectional proportions can be set in this way and optionally also in different bundle numbers per fiber component. In the example, the fiber bundles are arranged alternately, so that the overall cross-sectional structure is comparatively low inhomogeneity.

Mit Hilfe der im Beispiel veranschaulichten Faserkombination und Faserverteilung im Querschnitt des Verbundbauelementes lässt sich aus vergleichsweise wenigen verfügbaren Tragfaser¬ typen ein breites Spektrum von Kennwertpaarungen aus Elasti¬ zitätsmodul und Zugfestigkeit erstellen. Allerdings ist dann im allgemeinen nicht davon auszugehen, dass die verschiedenen im Querschnitt des Verbundbauelementes vorhandenen Faser¬ materialien hinsichtlich ihrer Festigkeit auch nur annähernd gleich gut ausgenutzt sind, d.h. jeweils vorgegebene Abstände zwischen den Nenn-Belastungsspannungen und der Bruchspannung einhalten. Dem kann jedoch erfindungsgemäss durch Vorspannung der Fasern im Schubverbund abgeholfen werden. Der erforderliche innere Kräfteausgleich hat dann zur Folge, dass ein anderer Teil der Tragfasern und/oder die Matrix bzw. Teile derselben unter Druckvorspannung stehen. Erfahrungsgemäss können Tragfasern infolge starrer und insbesondere schubfester Einbindung in eine Matrix mit ihrerseits hochem Elastizitätsmodul ohne Knick- bzw. Beulgefahr solche Druckspannungen aufnehmen, und zwar auf grossen Längen auch in schlanken, Stab- oder lamellenförmigen Verbundbauelementen. Die Vorspannung, und zwar bereits im ein¬ fachsten Fall einer mehr oder weniger den Gesamt-Faserquer¬ schnitt erfassenden Vorspannung, hat auch bei hinsichtlich des Fasermaterials homogenem Querschnitt wesentliche Vorteile, z.B. durch Vermeidung eines Vorzeichenwechsels bei schwingender Belastung (keine Spannungsnulldurchgänge). Gezielt ungleich¬ förmige Vorspannungsverteilungen im Gesamt-Faserquerschnitt ermöglichen Optimierungen der Spannungaverteilung im Quer¬ schnitt unter Last, z.B. hinsichtlich erhöhter Biegemoment¬ aufnahme. Weiterhin kann eine solche ungleichförmige Quer¬ schnittsverteilung der internen Vorspannung dazu ausgenutzt werden, einen kleinen Querschnittsanteil schon bei Nennlast oder einer sonst passend vorgegebenen Belastung durch erhöhte Vorspannung nahe an seine Bruchgrenze zu bringen. Der eintre¬ tende Bruch dieser kleinen Faserkomponente führt dann zu einer sprunghaften Verformung, z.B. einer erhöhten Durchbiegung, des Gesamt-Verbundbauelementes und damit zu einer erwünschten, Vorsignalisierung nahender Gesamt-Bruchgefahr.With the aid of the fiber combination and fiber distribution in the cross section of the composite component illustrated in the example, a broad spectrum of characteristic value pairings from the elasticity module and tensile strength can be created from comparatively few available types of supporting fiber. However, it is generally not to be assumed that the various fiber materials present in the cross-section of the composite component are only approximately equally well utilized in terms of their strength, that is to say they maintain predetermined distances between the nominal stress voltages and the breaking stress. According to the invention, however, this can be remedied by prestressing the fibers in the shear assembly. The required internal balancing of forces then has the consequence that another part of the supporting fibers and / or the matrix or parts thereof are under compressive prestress. Experience has shown that support fibers can absorb such compressive stresses as a result of rigid and in particular shear-resistant integration into a matrix with their high modulus of elasticity without the risk of buckling or buckling, even over long lengths in slim, rod-shaped or lamellar composite components. The pre-tensioning, and in the simplest case of a pre-tension covering more or less the entire fiber cross-section, also has significant advantages with a cross-section that is homogeneous with regard to the fiber material, for example by avoiding a change of sign in the case of an oscillating load (no tension zero crossings). Targeted non-uniform prestressing distributions in the overall fiber cross section enable optimization of the stress distribution in the cross section under load, for example with regard to increased bending moment absorption. Furthermore, such a non-uniform cross-sectional distribution of the internal pretension can be used to bring a small cross-sectional portion close to its breaking point even at nominal load or an otherwise suitably predetermined load due to increased pretension. The incoming breakage of this small fiber component then leads to an abrupt deformation, for example an increased deflection, of the overall composite component and thus to a desired total breakage risk approaching pre-signaling.

In Fig.3 ist ein spezielles Beispiel wiedergegeben, bei dem eine Mehrzahl von Faserkomponenten mit unterschiedlichen Werten der Tragfaser-Zugfestigkeit vorgesehen und die Vorspannungen dieser Faserkomponenten entsprechend vorgegebenen Bruchteils¬ werten der zugehörigen Zugfestigkeitswerte bemessen sind. Im tragenden Querschnitt mindestens eines Abschnitts des Verbund¬ bauelementes sind dort zwei Faserkomponenten FK1, FK2 mit unterschiedlichen Elastizitäts- und Bruchverformungs-Kennwerten vorgesehen. Letztere gehen im Diagramm gemäss Fig.3 aus den mit FK1 bzw. FK2 bezeichneten Kennlinien der Verformungs- oder Vorspann- und Belastungskraft P über der auf die spannungslose Länge bezogenen Verformung e hervor. Mit el ist die Verformung von FK1, mit €2 diejenige von FK2 und mit eE diejenige des Verbundbauelementes bezeichnet. Im Nullpunkt der Verformung des Verbundbauelement, d.h. eE = 0, ist die Zug-Vorspannkraft P1V von FK1 entgegengesetzt gleich der Druck-Vorspannkraft P2V von FK2. Von eE = 0 ausgehend steigt die Belastungskennlinie von VBE an, bis FK1 mit seiner Bruch- Verformung eiB seine Bruchlast PIB erreicht. Der Gesamtbetrag /elB/ der Bruch¬ verformung von FK1 ist am oberen Diagrammrand eingetragen, ausgehend von der Nullverformung el = 0.3 shows a special example in which a plurality of fiber components with different values of the tensile fiber tensile strength are provided and the prestresses of these fiber components are dimensioned according to predetermined fractional values of the associated tensile strength values. In the load-bearing cross section of at least a section of the composite component, there are two fiber components FK1, FK2 different elasticity and fracture deformation characteristics are provided. The latter are shown in the diagram according to FIG. 3 from the characteristics of the deformation or prestressing and loading force P denoted by FK1 or FK2 over the deformation e relating to the stress-free length. El denotes the deformation of FK1, € 2 that of FK2 and eE that of the composite component. At the zero point of deformation of the composite component, ie eE = 0, the tensile preload P1V of FK1 is opposite to the compressive preload P2V of FK2. Starting from eE = 0, the load characteristic of VBE increases until FK1 with its fracture deformation eiB reaches its fracture load PIB. The total amount / elB / the fractional deformation of FK1 is entered at the top of the diagram, starting from the zero deformation el = 0.

Da FK1 als die dehnungsweichere Komponente mit höherer Bruchdehnung sowie unter weit höherer Vorspannungsdehnung stehend angenommen ist, jedoch infolge entsprechend geringen Anteils am Gesamt-Faserquerschnitt nur einen kleinen Teil der Gesamtlast aufnimmt, fällt die Gesamt-Lastaufnähme des Verbund¬ bauelementes bei Erreichen von elB instationär nur relativ wenig ab, nämlich auf P2u, um sogleich - nur durch einen Trägheitsmechanismus verzögert - wieder auf PIB anzusteigen, jedoch nun auf dem allein noch wirksamen Kennlinienteil VBE = FK2, und zwar mit einem entsprechenden Vervormungssprung /eES/, der die Annäherung an den Gesamtbruch vorsignalisiert. Letzterer wird sodann mit dem Gesamtbetrag /e2B/ der Bruch¬ verformung von FK2 erreicht.Since FK1 is assumed to be the more flexible component with a higher elongation at break and with a much higher pretension, but only absorbs a small part of the total load due to the correspondingly small proportion of the total fiber cross-section, the total load absorption of the composite component only drops transiently when elB is reached relatively little, namely on P2u, in order to immediately - again only delayed by an inertial mechanism - rise again to PIB, but now on the only effective characteristic part VBE = FK2, with a corresponding pre-warping step / eES /, which approximates the total break pre-signaled. The latter is then achieved with the total amount / e2B / the fracture deformation of FK2.

Insgesamt wird also mit dieser Faservorspannungskombination ein quasi-plastisches Bruchverhalten realisiert, allerdings mit einer oft u.U. als nachteilig zu bewertenden Stosserschei- nung beim Bruch der hochelastischen Signalisierungskomponente FK1. Im Beispiel gemäss Fig.4 - ein Last-Verformungsdiagramm wie Fig.3 - ist mindestens eine hochelastische Faserkomponente FK1, insbesondere mit Kohlenstoff-, Glas- und/oder Polymer¬ fasern, und mindestens eine Faserkomponente FK2 mit einem relevanten plastischen Bruchverformungsrest von z.B. minde¬ stens 1% vorgesehen. Für FK2 kann gegebenenfalls mit besonderem Vorteil eine metallische Faserkomponente mit ausgeprägtem Fliessbereich und gegebenenfalls sogar mit anschliessender Umformungsverfestigung (Stahlkennlinie) gewählt werden. Der Vorspannungs- und Verformungsmechanismus ist der gleiche wie in Fig.3, weshalb auf eine nochmalige Darstellung verzich¬ tet wurde.Overall, a quasi-plastic fracture behavior is realized with this fiber prestressing combination, however with a shock phenomenon that can often be regarded as disadvantageous when the highly elastic signaling component FK1 breaks. In the example according to FIG. 4 - a load-deformation diagram like FIG. 3 - there is at least one highly elastic fiber component FK1, in particular with carbon, glass and / or polymer fibers, and at least one fiber component FK2 with a relevant plastic fracture set of e.g. ¬ at least 1% planned. For FK2, a metallic fiber component with a pronounced flow area and possibly even with subsequent strain hardening (steel characteristic curve) can optionally be selected with particular advantage. The prestressing and deformation mechanism is the same as in FIG. 3, which is why a repeated illustration has been omitted.

Wesentlich ist jedoch in der Kennlinie FK1 eine ausgeprägte Fliessgrenze elF/PlF anstelle einer Bruchgrenze von Fkl wie in Fig.3. Im Anschluss an elF ist in Fig.4 beispielsweise in ausgezogener Linie ein relativ steiler Spannungsabfall mit nachfolgendem "schleichenden" Dehnbruch angedeutet, der jedoch beim Uebergang von der Kennlinie VBE zur Kennlinie VBE = FK2 eine deutliche "Beruhigung", d.h. eine wesentliche Stoss- dämpfung bewirkt. Wie rechts von elF feinstrichliert angedeutet, lässt sich durch entsprechende Materialwahl für FK2 sogar ein ausgeprägt "stahlähnliches" Fliess¬ und Bruchverhalten erzielen.What is important in the characteristic curve FK1 is a pronounced flow limit elF / PlF instead of a fracture limit of Fkl as in Fig. 3. Following elF in Fig. 4, for example, a relatively steep voltage drop with subsequent "creeping" elongation fracture is indicated in the solid line, which, however, a clear "calming", i.e. the transition from the characteristic curve VBE to the characteristic curve VBE = FK2. causes substantial shock absorption. As indicated by elf on the right, a corresponding choice of material for FK2 can even achieve a pronounced "steel-like" flow and fracture behavior.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.5 ist wieder ein Verbund¬ bauelement VBE durch eine Klebung K an der Unterseite eines Bauwerk-Grundkörpers GK schubfest verankert. Es ist auch hier ein Verbundbauelement mit mindestens einer hochelastischen Faserkomponente vorgesehen, insbesondere eine Anordnung von Kohlenstoff-, Glas- und/oder Polymerfasern. Zur Vermeidung eines durch keine merkliche Verformung sich ankündigenden Bruchs ist mindestens ein in der Kraftübertragung auf die Tragfasern angeordnetes, bei vorgegebener Grenzbelastung vor Versagen des Verbundbauelementes VBE nachgebendes Uebertragungselement UE vorgesehen, z.B. aus plastisch verformbarem Metall mit ausgeprägter Fliessgrenze. Dieses Uebertragungselement ist im Beispiel als Hülse ausgebildet und sitzt auf einem Anker- und Anschlagbolzen AS, der seiner¬ seits mit hitzebeständigem Mörtel oder dergl. im Grundkörper verankert ist. Der Kraftfluss zum Verbundbauelement erfolgt weiter über eine kauschenartige, selbsthemmende Klemmvorrich¬ tung KV mit einem keilförmigen Anschlusselement AE. Auf diese Weise wird nicht nur bei Ueberlastung des Verbundbauelement durch radiale Fliessverformung des Uebertragungselementes UE ein signalisierendes Nachgeben der Verbindung und anschliessend wieder eine starre Formschluss-Kraftübertragung durch Berührung des Kragens KR der Klemmvorrichtung KV mit dem Anker- und Anschlagbolzen AS erreicht, sondern auch eine Notsicherung gegen Erweichung und Versagen der Matrix des Verbundbauele¬ mentes durch etwaige Wärmeeinwirkung, z.B. infolge Brand im oder am Bauwerk.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, a composite component VBE is anchored in a shear-resistant manner by an adhesive K on the underside of a building base body GK. Here too, a composite component with at least one highly elastic fiber component is provided, in particular an arrangement of carbon, glass and / or polymer fibers. In order to avoid a break which does not appear due to any noticeable deformation, at least one which is arranged in the force transmission to the supporting fibers and which, given a predetermined limit load, gives way before failure of the composite component VBE Transmission element UE provided, for example made of plastically deformable metal with a pronounced yield point. In the example, this transmission element is designed as a sleeve and is seated on an anchor and stop bolt AS, which in turn is anchored in the base body with heat-resistant mortar or the like. The power flow to the composite component continues via a thimble-like, self-locking clamping device KV with a wedge-shaped connecting element AE. In this way, not only when the composite component is overloaded by radial flow deformation of the transmission element UE, a signaling yielding of the connection and then again a rigid positive force transmission by touching the collar KR of the clamping device KV with the anchor and stop bolt AS, but also an emergency safety device against softening and failure of the matrix of the composite component due to possible exposure to heat, for example as a result of fire in or on the building.

Die in Fig.6 im Blockdiagramm angedeutete Anlage zur Durch¬ führung eines Beispiels des erfindungsgemässen Herstellungs¬ verfahrens mit kontinuierlichem Matrialdurchlauf längs einer Durchlaufbahn DB arbeitet wie folgt:The system indicated in the block diagram in FIG. 6 for carrying out an example of the production method according to the invention with a continuous material pass along a pass path DB operates as follows:

Eine Vielzahl von Tragfasern bzw. Tragfaserbündeln wird in einer Zuführstation ZFS auf einer Batterie von z.B. koaxial oder gestaffelt angeordneten Zuführspulen ZS bereitgestellt. Jede dieser Spulen ist mit einer individuell einstellbaren Bremsvorrichtung BV versehen. Ueber eine Ausgangsführung AFR gelangen die Faserbündel zu einer zusammenführenden Kamm- bzw. Lochanordnung KA, wo sie in eine der Form der gewünschten Faserarmierung entsprechende, zweidimensionale Querschnitts¬ verteilung gebracht werden. In einer anschliessenden Einbet- tungs- und Formgebungsstation EFS, die z.B. einen die Armie¬ rungsfasern im Durchlauf aufnehmenden und mit dem Bindemittel für die Matrix beschickten Extruder aufweist, erfolgt die Profil-Formgebung des strangförmigen Verbundrohlings. Letztere gelangen sodann in eine Heiz- und Härtestation HHS, in deren Ausgangsbereich auch eine Bearbeitungs- und Konfektionierungs- station integriert sein kann, beispielsweise für ein Form¬ schleifen der ausgehärteten Rohlinge. In der abschliessenden Abzugs- und Aufnahmestation werden die in Einzelstücken aufeinanderfolgend oder auch kontinuierlich als Endlosware eintreffenden Verbundbauelement, sofern sie flach gestaltete und genügend biegsam sind, zusammen mit der Faserarmierung kontinuierlich aufgewickelt. Wesentlich ist hierbei die Erzeugung ausreichender Zugkräfte auf die gesamte im Durchlauf befindliche Faserarmierung. Dies ermöglicht in Verbindung mit der bereits erwähnten individuellen Abbremsung der Armierungs¬ fasern bzw. Faserbündel oder Fasergruppen die Aufrechterhaltung der eingestellten Vorspannungen bis zur Einbettung und Aushärtung der Matrix im festen Schubverbund mit der Faser¬ armierung.A large number of carrier fibers or carrier fiber bundles are provided in a feed station ZFS on a battery of feed coils ZS arranged coaxially or in a staggered manner. Each of these coils is provided with an individually adjustable brake device BV. Via an exit guide AFR, the fiber bundles arrive at a merging comb or hole arrangement KA, where they are brought into a two-dimensional cross-sectional distribution corresponding to the shape of the desired fiber reinforcement. This is carried out in a subsequent embedding and shaping station EFS, which has, for example, an extruder which receives the reinforcing fibers in a pass and is charged with the binder for the matrix Profile shaping of the strand-shaped composite blank. The latter then reach a heating and hardening station HHS, in the exit area of which a processing and assembly station can also be integrated, for example for shaping the hardened blanks. In the final take-off and take-up station, the composite component arriving successively or continuously as continuous goods, provided that they are flat and sufficiently flexible, are continuously wound up together with the fiber reinforcement. It is essential here to generate sufficient tensile forces on the entire fiber reinforcement in the passage. This, in conjunction with the aforementioned individual braking of the reinforcing fibers or fiber bundles or fiber groups, enables the prestressing to be maintained until the matrix is embedded and hardened in a fixed shear bond with the fiber reinforcement.

Grundsätzlich können in dieser Weise auch Verbundbauelemente mit komplizierteren Querschnitts- und Profilformen hergestellt werden, z.B. auch Mehrfach-Winkelprofile und Hohlprofile.In principle, composite components with more complicated cross-sectional and profile shapes can also be produced in this way, e.g. also multiple angle profiles and hollow profiles.

Insbesondere für Zwecke der nachträglichen Verstärkung und der Reparatur von Bauwerken durch Anbau oder Einbau von meist lamellenförmigen und langgestreckt ausgebildeten Faser- Verbundbauelementen ist es oft erwünscht, ohne oder mit vergleichsweise geringer Vorspannung des Verbundbauelementes zu arbeiten, wobei selbst im Falle der Vorspannungsmontage keine hohen Anforderungen hinsichtlich einer definierten Vorspannungseinstellung angebracht sind. Gleichwohl erfolgt die Herstellung des Verbundes zwischen dem Verbundbauelement und dem Grundkörper des Bauwerks - vor allem bei stark frequen¬ tierten Verkehrsbauten - oft unter Betriebslast. Dies hat im Hinblick auf die belastungsabhängige Verformung des Bauwerks eine an sich unerwünschte Begrenzung der Lastübernahme durch das Verbundbauelementzur Folge. Ein erfindungsgemässes Verfahren sieht daher vor, dass die Verbindung zwischen Verbundbauelement und Grundkörper unter einer Belastung bzw. Verformung des Bauteils oder Bauwerks bzw. eines Teils desselben hergestellt wird, die in Bezug auf eine vorgegebene, maximale Gesamtbelastung bzw. Gesamtverformung vermindert eingestellt ist, vorzugsweise in Bezug auf eine vorgegebene, maximale Gesamtbelastung bzw. Gesamtverformung um mindestens etwa 40%, insbesondere mindestens etwa 75%, vorteilhaft sogar unter der blossen Eigenbelastung des Bauwerks. Erleichtert und vielfach überhaupt ermöglicht wird dies gemäss Weiterbildung der Erfndung dadurch, dass die Verbindung zwischen Verbund¬ bauelement und Grundkörper wenigstens teilweise durch Verkle¬ bung mit einem schnellhärtenden, hochfesten Polymerkleber, insbesondere eines solchen auf Acrylatbasis, hergestellt wird. Especially for the purposes of the subsequent reinforcement and repair of structures by attaching or installing mostly lamellar and elongated fiber composite components, it is often desirable to work without or with a comparatively low preload of the composite component, even in the case of preload assembly, no high requirements with regard to a defined preload setting. Nevertheless, the composite between the composite component and the main body of the structure - especially in heavily frequented traffic structures - is often carried out under operating load. With regard to the load-dependent deformation of the building, this has an inherently undesirable limitation of the load transfer the composite component. A method according to the invention therefore provides that the connection between the composite component and the base body is produced under a load or deformation of the component or building or a part thereof, which is set to be reduced in relation to a predetermined, maximum total load or total deformation, preferably in Reference to a predetermined, maximum total load or total deformation of at least about 40%, in particular at least about 75%, advantageously even under the mere own load of the building. According to a further development of the invention, this is facilitated and in many cases made possible in that the connection between the composite component and the base body is at least partially produced by gluing with a fast-curing, high-strength polymer adhesive, in particular one based on acrylate.

Claims

Patentansprüche Patent claims

1. Bauteil oder Bauwerk, das wenigstens teilweise eine1. Component or structure that is at least partially one

Verbundstruktur mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Tragfasern und eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern mitein¬ ander schubfest verbunden eingebettet sind, gekenn¬ zeichnet durch folgende Merkmale: b) die Verbundstruktur umfasst mindestens zwei zusammen¬ wirkende, die Gesamt-Zugfestigkeit dieser Verbund¬ struktur bestimmende Faserkomponenten (FK1, FK2) mit unterschiedlichem Zug-Elastizitätsmodul (El, E2); c) die Fasern Composite structure with a large number of support fibers arranged essentially parallel to one another and a binder component in which the support fibers are embedded in a shear-resistant manner, characterized by the following features: b) the composite structure comprises at least two interacting, the overall tensile strength fiber components (FK1, FK2) that determine this composite structure and have different tensile elastic modulus (El, E2); c) the fibers

(Fl, F2) der beiden Faserkomponenten (FK1, FK2) sind wenigstens über einen Teil des Querschnitts der Verbundstruktur in abwechselnder Verteilung, insbesondere in gegenseitiger Vermi¬ schung, angeordnet; d) der Anteil (AI) der zugsteiferen Faserkomponente (FK1) an der Gesamt-Faserquerschnittsfläche der Verbundstruktur beträgt mindestens 12% und höchstens 93%.(Fl, F2) of the two fiber components (FK1, FK2) are arranged in alternating distribution, in particular in mutual mixing, over at least part of the cross section of the composite structure; d) the proportion (AI) of the more tensile fiber component (FK1) in the total fiber cross-sectional area of the composite structure is at least 12% and at most 93%.

Bauteil oder Bauwerk, das wenigstens teilweise eine Verbundstruktur mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Tragfasern und eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern mitein¬ ander schubfest verbunden eingebettet sind, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundstruktur als mit einem Grundkörper, insbesondere einem Betongrundkörper, des Bauteils oder Bauwerks in stoff- und/oder formschlüssiger, insbesondere schub- spannungsübertragender Verbindung stehendes Verbund¬ bauelement (VBE) ausgebildet ist. Component or structure that at least partially has a composite structure with a plurality of support fibers arranged essentially parallel to one another and a binder component in which the support fibers are embedded with one another in a shear-resistant manner, in particular according to claim 1, characterized in that the composite structure as with a Base body, in particular a concrete base body, of the component or building is designed in a material and/or form-fitting, in particular shear-stress-transmitting, composite component (VBE).

3. Bauteil oder Bauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Grundkörper in einem im wesentlichen unbelasteten bzw. nur unter Eigenbelastung stehenden Zustand mit mindestens einem unter vorgegebener Vor¬ spannung stehenden Faser-Verbundbauelement stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.3. Component or structure according to claim 2, characterized in that the base body is connected in a materially and / or positively locking manner to at least one fiber composite component under a predetermined prestress in a substantially unloaded state or only under its own load.

4. Bauteil oder Bauwerk nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Verbundbauelement (VBE) langgestreckt und/oder flächenhaft ausgebildet ist.4. Component or structure according to claim 3, characterized in that the composite component (VBE) is elongated and / or flat.

5. Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) das Verbundbauelement ist stoffschlüssig mit einem Grundkörper (GK) verbunden, der mindestens eine zugspannungsübertragende, insbesondere mit Stahlelementen versehene Armierung (AR) aufweist, die schubspannungsübertragend in Beton als Grundmasse eingebettet ist; b) der resultierende Gesamt-Elastizitätsmodul (Eo) der Faserkomponenten (FK1, FK2) ist wenigstens annähernd entsprechend dem Zug-Elastizitätsmodul der Armierung (AR) bemessen.5. Component or structure according to one of claims 2 to 4, characterized by the following features: a) the composite component is cohesively connected to a base body (GK), which has at least one tension-transmitting reinforcement (AR), in particular provided with steel elements, which transmits shear stress in Concrete is embedded as a base mass; b) the resulting total modulus of elasticity (Eo) of the fiber components (FK1, FK2) is dimensioned at least approximately in accordance with the tensile modulus of elasticity of the reinforcement (AR).

6. Bauteil oder Bauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abweichung des Gesamt-Elastizitäts- moduls (EO) der Faserkomponenten vom Zug-Elastizitäts¬ modul der Armierung (AR) höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% des letzteren beträgt.6. Component or structure according to claim 5, characterized in that the deviation of the total modulus of elasticity (EO) of the fiber components from the tensile modulus of elasticity of the reinforcement (AR) is at most 20%, in particular at most 10% of the latter .

7. Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundstruktur einen Anteil (AI) der zugsteiferen Faserkomponente (FK1) an der Gesamt-Faserquerschnittsfläche von mindestens 18% aufweist. 7. Component or structure according to one of claims 1 to 6, characterized in that the composite structure has a proportion (AI) of the more tensile fiber component (FK1) of the total fiber cross-sectional area of at least 18%.

8. Bauteil oder Bauwerk nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Verbundstruktur einen Anteil (AI) der zugsteiferen Faserkomponente (FK1) an der Gesamt-Faser¬ querschnittsfläche im Bereich zwischen 25% und 65% aufweist.8. Component or structure according to claim 7, characterized in that the composite structure has a proportion (AI) of the more tensile fiber component (FK1) of the total fiber cross-sectional area in the range between 25% and 65%.

9. Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserkomponenten des Verbundbauelementes unterschiedliche Einzelfaser- Querschnittsflächen und/oder unterschiedliche Mittelwerte dieser Querschnittsflächen aufweisen.9. Component or structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fiber components of the composite component have different individual fiber cross-sectional areas and / or different average values of these cross-sectional areas.

10. Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Faser¬ komponenten des Verbundbauelementes jeweils eine Mehrzahl von Faserbündeln aufweisen und dass die Faser¬ bündel beider Faserkomponenten im Gesamt-Faserquerschnitt vermischt angeordnet sind.10. Component or structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least two fiber components of the composite component each have a plurality of fiber bundles and that the fiber bundles of both fiber components are arranged mixed in the overall fiber cross section.

11. Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bzw. Faserbündel der verschiedenen Faserkomponenten des Verbundbauelementes über wenigstens einen Teil des Gesamt-Faserquerschnitts in wenigstens annähernder Gleichverteilung angeordnet sind.11. Component or structure according to one of claims 1 to 10, characterized in that the fibers or fiber bundles of the various fiber components of the composite component are arranged in at least approximately uniform distribution over at least part of the total fiber cross section.

12. Verbundbauelement mit mindestens einer Verbundstruktur, die wenigstens eine Faserkomponente mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Trag¬ fasern und mindestens eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern miteinander schubfest verbunden einge¬ bettet sind, insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbundstruktur mindestens zwei Faser¬ komponenten vorgesehen sind, bezüglich deren die Ver¬ hältniswerte der Elastizitätsmodule einerseits und der Bruchspannungen andererseits einen Differenzbetrag von höchstens 0,25 aufweisen. 12. Composite component with at least one composite structure, which has at least one fiber component with a multiplicity of support fibers arranged essentially parallel to one another and at least one binder component in which the support fibers are embedded with one another in a shear-resistant manner, in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least two fiber components are provided for the composite structure, with respect to which the ratio values of the elasticity moduli on the one hand and the breaking stresses on the other hand have a difference of at most 0.25.

13. Verbundbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass für die Verbundstruktur mindestens zwei Faserkomponenten vorgesehen sind, bezüglich deren die Verhältniswerte der Elastizitätsmodule einerseits und der Bruchspannungen andererseits einen Differenz¬ betrag von höchstens 0,15 aufweisen.13. Composite component according to claim 12, characterized in that at least two fiber components are provided for the composite structure, with respect to which the ratio values of the elastic moduli on the one hand and the breaking stresses on the other hand have a difference of at most 0.15.

14. Verbundbauelement mit mindestens einer Verbundstruktur, die wenigstens eine Faserkomponente mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Trag¬ fasern und mindestens eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern miteinander schubfest verbunden einge¬ bettet sind, insbesondere nach Anspruch 12 oder 13 und insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass minde¬ stens eine Faserkomponente der Verbundstruktur Fasern aus einem Material von bezüglich einer anderen Faserkomponente unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit aufweist.14. Composite component with at least one composite structure, which has at least one fiber component with a plurality of support fibers arranged essentially parallel to one another and at least one binder component in which the support fibers are embedded with one another in a shear-resistant manner, in particular according to claim 12 or 13 and in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one fiber component of the composite structure has fibers made of a material with a different composition and/or quality compared to another fiber component.

15. Verbundbauelement mit mindestens einer Verbundstruktur, die wenigstens eine Faserkomponente mit einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Tragfasern und mindestens eine Binderkomponente aufweist, in der die Tragfasern miteinander schubfest verbunden eingebettet sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eine Faserkomponente, die Fasern aus Mate¬ rialien unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit in sich vereinigt. 15. Composite component with at least one composite structure, which has at least one fiber component with a plurality of support fibers arranged essentially parallel to one another and at least one binder component in which the support fibers are embedded with one another in a shear-resistant manner, in particular according to one of claims 12 to 14 and in particular for a Component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized by at least one fiber component which combines fibers made of materials of different composition and/or properties.

16. Verbundbauelement, insbesondere ausgebildet als zugspan- nungsübertragender Lamellen- oder Stabträger, mit einer Vielzahl von Tragfasern (Fl, F2) und mit mindestens einer als Binderkomponente (BK) wirkenden Matrix, in der die Tragfasern im Schubverbund eingebettet sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 bis 15 und insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Tragfasern (Fl, F2) im unbelasteten Zustand des Verbund¬ bauelementes (VBE) innerhalb des Schubverbundes des Verbundbauelementes unter Vorspannung stehend angeordnet ist.16. Composite component, in particular designed as a tensile stress-transmitting lamella or rod support, with a plurality of supporting fibers (Fl, F2) and with at least one matrix acting as a binder component (BK), in which the supporting fibers are embedded in the shear composite, in particular according to one of Claims 12 to 15 and in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least some of the supporting fibers (Fl, F2) in the unloaded state of the composite component (VBE) within the shear connection of the composite component are under prestress is arranged standing.

17. Verbundbauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich¬ net, dass im tragenden Querschnitt mindestens eines Abschnitts des Verbundbauelementes (VBE) eine Mehrzahl von Faserkomponenten (FK1, FK2) vorgesehen ist, die innerhalb des Schubverbundes im unbelasteten Zustand des Verbundbauelementes (VBE) unter unterschiedlichen Vorspannungen stehend angeordnet sind.17. Composite component according to claim 16, characterized in that a plurality of fiber components (FK1, FK2) are provided in the load-bearing cross section of at least one section of the composite component (VBE), which are within the shear composite in the unloaded state of the composite component (VBE) under different conditions Prestresses are arranged standing.

18. Verbundbauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich¬ net, dass im tragenden Querschnitt mindestens eines Abschnitts des Verbundbauelementes (VBE) eine Mehrzahl von Faserkomponenten (FK1, FK2) vorgesehen ist, die Fasermaterial mit jeweils unterschiedlichen Werten des Zug-Elastizitätsmoduls (E) und/oder der Zugfestigkeit (O_B) aufweisen und die innerhalb des Schubverbundes im unbelasteten Zustand des Verbundbauelementes (VBE) unter jeweils unterschiedlichen Vorspannungen stehend angeordnet sind.18. Composite component according to claim 17, characterized in that a plurality of fiber components (FK1, FK2) are provided in the supporting cross section of at least one section of the composite component (VBE), the fiber material each with different values of the tensile elastic modulus (E) and / or the tensile strength (O _B ) and which are arranged within the shear composite in the unloaded state of the composite component (VBE) under different prestresses.

19. Verbundbauelement nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine Mehrzahl von Faserkomponenten (FK1, FK2) mit unterschiedlichen Werten der Tragfaser- Zugfestigkeit vorgesehen ist und dass die Vorspannungen dieser Faserkomponenten entsprechend vorgegebenen Bruch¬ teilswerten der zugehörigen Zugfestigkeitswerte bemessen sind.19. Composite component according to claim 18, characterized in that a plurality of fiber components (FK1, FK2) with different values of the load-bearing fiber tensile strength are provided and that the prestresses These fiber components are dimensioned according to predetermined fractional values of the associated tensile strength values.

20 Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundstruktur eine Kombination von Kohlenstoff-, Glas-, Bor- und/oder Polymerfasern aufweist.20 Composite component according to one of claims 12 to 19, characterized in that the composite structure has a combination of carbon, glass, boron and / or polymer fibers.

21. Verbundbauelement, insbesondere ausgebildet als zugspan- nungsübertragender Lamellen- oder Stabträger, mit einer Vielzahl von Tragfasern und mit mindestens einer als Binderkomponente wirkenden Matrix, in der die Tragfasern im Schubverbund eingebettet sind, wobei im tragenden Querschnitt mindestens eines Abschnitts des Verbundbau¬ elementes (VBE) eine Mehrzahl von Faserkomponenten (FK1, FK2) vorgesehen ist, die Fasermaterialien mit unterschiedlichen Elastizitäts- und/oder Zugfestigkeits- Kennwerten aufweisen, insbesondere Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 20 und insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schubverbundes mindestens eine hochelastische Faserkomponente (FK1), insbesondere mit Kohlenstoff-, Glas-, Bor- und/oder Polymerfasern, und mindestens eine Faserkomponente (FK2) mit einem plastischen Bruchverformungsrest von mindestens 1%, insbesondere eine metallische Faserkomponente mit ausgeprägtem Fliessbereich und anschliessender Umformungs¬ verfestigung, vorgesehen ist.21. Composite component, in particular designed as a tensile stress-transmitting lamella or rod support, with a plurality of supporting fibers and with at least one matrix acting as a binder component, in which the supporting fibers are embedded in the shear connection, with at least one section of the composite component in the supporting cross section ( VBE) a plurality of fiber components (FK1, FK2) are provided, which have fiber materials with different elasticity and / or tensile strength characteristics, in particular composite component according to one of claims 12 to 20 and in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that within the shear composite at least one highly elastic fiber component (FK1), in particular with carbon, glass, boron and / or polymer fibers, and at least one fiber component (FK2) with a plastic fracture set of at least 1%, in particular one metallic fiber component with a pronounced flow area and subsequent deformation hardening is provided.

22. Verbundbauelement, insbesondere ausgebildet als zugspan- nungsübertragender Lamellen- oder Stabträger, mit einer Vielzahl von Tragfasern (Fl, F2) und mit mindestens einer als Binderkomponente (BK) wirkenden Matrix, in der die Tragfasern im Schubverbund eingebettet sind, insbesondere Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 21 und insbesondere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eine hochelastische Faserkomponente (FK1), insbesondere eine Anordnung von Kohlenstoff-, Glas-, Bor- und/oder Polymer¬ fasern, und durch mindestens ein in der Kraftübertragung auf die Tragfasern (Fl) angeordnetes, bei vorgegebener Grenzbelastung vor Versagen des Verbundbauelementes (VBE) nachgebendes Uebertragungselement (UE) sowie durch mindestens einen mit diesem zusammenwirkenden Begren¬ zungsanschlag (AS).22. Composite component, in particular designed as a tensile stress-transmitting lamella or rod support, with a large number of supporting fibers (Fl, F2) and with at least one matrix acting as a binder component (BK), in which the supporting fibers are embedded in the shear composite, in particular composite component according to one of claims 12 to 21 and in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized by at least one highly elastic fiber component (FK1) , in particular an arrangement of carbon, glass, boron and / or polymer fibers, and by at least one transmission element (UE) arranged in the force transmission to the support fibers (Fl) and yielding at a given limit load before the composite component (VBE) fails. and by at least one limiting stop (AS) that interacts with it.

23. Verbundbauelement, insbesondere ausgebildet als zugspan- nungsübertragender Lamellen- oder Stabträger, mit einer Vielzahl von Tragfasern und mit mindestens einer als Binderkomponente wirkenden Matrix, in der die Tragfasern im Schubverbund eingebettet sind, insbesondere Verbundbau¬ element nach einem der Ansprüche 12 bis 22 und insbeson¬ dere für ein Bauteil oder Bauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Krafteinleitungsbereich wenigstens ein Teil der Tragfasern miteinander und/oder mit mindestens einem wärmeunempfind¬ lichen, insbesondere metallischen oder keramischen Anschlusselement (AE) in Anpress- und Kraftschluss¬ verbindung steht.23. Composite component, in particular designed as a tensile stress-transmitting lamella or rod support, with a plurality of supporting fibers and with at least one matrix acting as a binder component, in which the supporting fibers are embedded in the shear composite, in particular composite component according to one of claims 12 to 22 and in particular for a component or structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that in at least one force introduction area at least some of the support fibers are in contact with one another and/or with at least one heat-insensitive, in particular metallic or ceramic, connecting element (AE). - and frictional connection.

24. Verbundbauelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich¬ net, dass für die Kraftschlussverbindung zwischen den Tragfasern und dem Uebertragungselement mindestens eine Keil- oder Konus-Klemmvorrichtung vorgesehen ist. 24. Composite component according to claim 23, characterized in that at least one wedge or cone clamping device is provided for the frictional connection between the support fibers and the transmission element.

25. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauelementes, insbesondere eines Zugspannungsübertragenden Lamellen¬ oder Stabträgers, mit einer Vielzahl von Tragfasern (Fl, F2) und mit mindestens einer als Binderkomponente (BK) wirkenden Matrix, in der die Tragfasern im Schubverbund eingebettet sind, insbesondere zur Herstellung eines Verbundbauelementes nach einem der Ansprüche 12 bis 24, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Eine Vielzahl von Tragfasern bzw. Tragfaserbündeln wird von einer Zuführstation ausgehend in einer der Querschnitts- und Armierungsgestaltung des herzustel¬ lenden Verbundbauelementes entsprechenden Verteilung über eine Durchlaufbahn zu einer Aufnahmestation gezogen; b) in der Zuführstation wird mindestens ein Teil der austretenden Tragfasern bzw. Tragfaserbündel mit einer vorgegebenen Rückhaltekraft beaufschlagt und damit eine entsprechende Faservorspannung erzeugt; c) innerhalb der Durchlaufbahn wird in die Tragfaser¬ anordnung Bindemittel eingearbeitet und unter Umhüllung der Tragfaseranordnung die Quer¬ schnittsform des Verbundbauelementes gebildet; d) der so gebildete Bauelementrohling wird unter Aufrechterhaltung der Faservorspannung innerhalb der Dirchlaufbahn einer Aushärtung des Bindemittels zu einer festen Matrix unterzogen, in der die Tragfasern mit stoffschlüssigem Schubverbund eingebettet sind.25. Method for producing a composite component, in particular a tensile stress-transmitting lamella or rod support, with a plurality of supporting fibers (Fl, F2) and with at least one matrix acting as a binder component (BK), in which the supporting fibers are embedded in the shear composite, in particular for production a composite component according to one of claims 12 to 24, characterized by the following method steps: a) A large number of support fibers or support fiber bundles are drawn from a feed station in a distribution corresponding to the cross-sectional and reinforcement design of the composite component to be produced over a conveyor belt to a receiving station ; b) in the feed station, at least some of the emerging support fibers or support fiber bundles are subjected to a predetermined retaining force and thus a corresponding fiber pre-tension is generated; c) within the conveyor belt, binder is incorporated into the support fiber arrangement and the cross-sectional shape of the composite component is formed while covering the support fiber arrangement; d) the component blank formed in this way is subjected to a hardening of the binder to form a solid matrix while maintaining the fiber pretension within the direct track, in which the supporting fibers are embedded with a cohesive shear connection.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführstation mindestens zwei Tragfaser¬ anordnungen oder Tragfaserkomponenten durch Beaufschla¬ gung mit gesonderten Rückhaltekräften unter jeweils zugeordnete Vorspannung gesetzt werden. 26. The method according to claim 25, characterized in that in the feed station at least two supporting fiber arrangements or supporting fiber components are placed under each assigned prestress by applying separate retaining forces.

27. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils oder Bauwerks, das einen Grundkörper (GK), insbesondere einen Betongrund¬ körper, und mindestens ein mit dem Grundkörper in stoff- und/oder formschlüssiger, insbesondere zug- und/oder schubspannungsübertragender Verbindung stehendes Verbund¬ bauelement (VBE), insbesondere ein solches nach einem der Ansprüche 12 bis 24, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Verbundbauelement und Grundkörper unter einer Belastung bzw. Verformung des Bauteils oder Bauwerks bzw. eines Teils desselben hergestellt wird, die in Bezug auf eine vorgegebene, maximale Gesamtbelastung bzw. Gesamtverformung vermindert eingestellt ist.27. Method for producing a component or structure which has a base body (GK), in particular a concrete base body, and at least one composite component which is connected to the base body in a material and/or positive, in particular tensile and/or shear stress transmitting connection ( VBE), in particular one according to one of claims 12 to 24, characterized in that the connection between the composite component and the base body is produced under a load or deformation of the component or structure or a part thereof, which is in relation to a predetermined , maximum total load or total deformation is set to be reduced.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Verbundbauelement und Grundkörper unter einer Belastung bzw. Verformung des Bauteils oder Bauwerks bzw. eines Teils desselben hergestellt wird, die in Bezug auf eine vorgegebene, maximale Gesamtbelastung bzw. Gesamtverformung um mindestens etwa 40%, insbesondere mindestens etwa 75%, vermindert eingestellt ist.28. The method according to claim 27, characterized in that the connection between the composite component and the base body is produced under a load or deformation of the component or structure or a part thereof, which is at least approximately in relation to a predetermined maximum total load or total deformation 40%, in particular at least about 75%, is set reduced.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Verbundbauelement und Grundkörper wenigstens annähernd unter der blossen Eigenbelastung des Bauteils oder Bauwerks bzw. eines Teils desselben hergestellt wird.29. The method according to claim 28, characterized in that the connection between the composite component and the base body is produced at least approximately under the mere inherent load of the component or structure or a part thereof.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Verbund¬ bauelement und Grundkörper wenigstens teilweise durch Verklebung mit einem schnellhärtenden, hochfesten Polymerkleber, insbesondere eines solchen auf Acrylat- basis, hergestellt wird. 30. The method according to any one of claims 27 to 29, characterized in that the connection between the composite component and the base body is at least partially produced by gluing with a quick-curing, high-strength polymer adhesive, in particular one based on acrylate.