Erhöhung der Verbundtragfähigkeit von nachträglich aufgeklebten Lamellen durch Bügelumschließungen

Husemann, Ulf

Bei nachträglicher Bauteilverstärkungen mit CFK-Lamellen ist das Lamellenende nach geltender Zulassung durch eine äußere Umschließung durch Stahlbügel oder CF- Gelegeumschließung gegen Lamellenentkopplung (LEK) zu sichern. Bei LEK- Erscheinungen wird durch die Entkopplungsbehinderung der Umschließung ein passiver (selbstinduzierter) Anpressdruck aufgebaut, der traglaststeigernde Wirkung hat. Innerhalb dieser Arbeit wurde die Traglaststeigerung in Abhängigkeit unterschiedlicher Umschließungsmaterialien und Geometrien untersucht und abgebildet, sowie für die Bemessung ein Ingenieurmodell entwickelt. Im Gegensatz zur einbetonierten Bewehrung, tritt bei CFK- LEK sowohl eine horizontale wie auch vertikale Verschiebung der Lamelle auf, verursacht durch die verbleibenden Zuschlagskörner in der Klebstofffuge. Wird die vertikale Verschiebung der Lamelle durch Umschließungsbügel behindert, baut sich der passive Anpressdruck auf, was zu einer Steigerung der Lamellenzugkraft, infolge der erhöhten Reibung im Riss führt. Beim passiven Anpressdruck hängt die Rissöffnungsarbeit und damit die Normalspannung die auf die Lamelle wirkt von der Rissöffnung w ab. Mit steigender Rissöffnung w nimmt die Normalspannung zu. Insgesamt wurden drei Versuchsserien durchgeführt. In der ersten, wurde über Zugversuche die Rissöffnungsbehinderung unterschiedlicher Umschließungsarten ermittelt und es konnten Kennlinien aufgestellt werden, die den Zusammenhang zwischen Rissöffnung w und Zugkraft Fu darstellen. In der zweiten Serie, den Verbundversuchen wurde über teilweise vorgespannte Tellerfederpakete der Anpressdruck Fap, bei entstehender Lamellenentkopplung auf die Lamelle aufgebracht und die Steigerung der Lamellenzugkraft Fl infolge des Anpreßdrucks ermittelt. Es konnte ein direkter Zusammenhang zwischen dem Anpressdruck Fap und der Lamellenzugkraft Fl gefunden und abgebildet werden. Über abschließende Bauteilversuche wurden die Ergebnisse auf Baukörper mit praxisüblichen Abmessungen übertragen.

Strengthening of concrete structures with externally bonded CFRP- or steel- plates has become a well established strengthening method in many countries during the previous years. In Germany building authority approvals demand that the end of the plate has to be provided by a glued external enclosure. Glued enclosures are also needed in order to increase the shear force capacity of a RC member. It is known, that an transverse enclosure of longitudinal CFRP- plates has a positive effect on the buckling load, which is yet completely unknown. The aim of this work is to assess the increase of the buckling load caused by the enclosure. The dissertation shows the dependency between the so-called self-induced contact pressure of an external enclosure with steel frames or laminated carbon fiber sheets and the longitudinal force of the CFRP- or steel- plate. The self-induced contact pressure is the result of the vertical lifting of the plate towards the external enclosure due to the beginning of plate´s debonding. The test results show, that the increase of the plate-force depends on the type and size of the external enclosure. In some tests up to twice of the ultimate load was optained. The motivation for the project, the experimental setup, the results of the tests as well as the design model will be shown in the dissertation.

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Husemann, Ulf: Erhöhung der Verbundtragfähigkeit von nachträglich aufgeklebten Lamellen durch Bügelumschließungen. 2009.

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