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Kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK), engl. CFRP (carbon fibre reinforced
polymer) wird im Bauwesen als Bewehrungsvariante zur Nachverstärkung immer
häufiger eingesetzt. Vorteile wie geringes Gewicht, Korrosionsunempfindlichkeit,
enorm hohe Zugfestigkeiten und einfache Montagemöglichkeiten machen dieses
Produkt sehr attraktiv.
In den letzten Jahren wurden vermehrt Untersuchungen und theoretische Bemessungsansätze veröffentlicht, welche sich mit der Biegeverstärkung von Stahlbetonquerschnitten durch CFK beschäftigt haben. Als Resultat wurden international Richtlinien erarbeitet sowie Zulassungen erteilt, welche dem jeweiligen Anwender im Umgang mit CFK-Biegeverstärkungen zur Verfügung stehen. Da eine Biegenachverstärkung häufig auch mit einer Querkrafterhöhung verbunden ist, muss somit der Schubbereich eines Stahlbetonbauteils unter Umständen
ebenfalls verstärkt werden.
Dabei wurde die schon bestehende Technik, Stahllaschen, welche im Druckbereich des Stahlbetonquerschnitts verankert werden (Fachwerkananlogie Zugstreben), übernommen.
Es liegt nahe, diese Schubverstärkung auch durch CFK-Produkte zu gewährleisten, wurden wiederum international Untersuchungen zu dieser Thematik durchgeführt.
Ein kurzer Einblick in den aktuellen Stand der Schubverstärkung durch CFK in
Deutschland zeigt, dass dieses Thema zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht in den
Zulassungen bzw. Richtlinien eingearbeitet ist. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich im Grundsatz mit der Thematik der angesprochenen Schubverstärkung durch CFK, wobei der Schwerpunkt auf das Verhalten von hochmoduligen CFK-Sheets (engl.-Gelege) bei Beanspruchungen quer zur Faser gelegt ist.
Ursache für die Querbeanspruchung der Faser ist die auftretende Rissuferverschiebung parallel zum Riss, welche typisch für querkraftbeanspruchte Stahlbetonquerschnitte ist.
Der Rahmen dieses Diplomthemas ist von der Firma S&P Reinforcement GmbH
(Deutschland) gestellt worden. In der Diplomarbeit geht es um die Bearbeitung folgender Punkte:
- Darstellung des bisherigen Standes der Regelwerke
- Aufzeigen und Bewerten von Ausführungsbeispielen
- Beschreibung der Kraftübertragungsmechanismen im Riss
- Erarbeitung eines Versuchsprogramms, um das Verhalten der Sheets unter Querbeanspruchung über einen Riss hinweg zu erfassen
- Vergleichsversuche von durch Sheets schubverstärkten Stahlbetonbalken, wobei auch die Mindestbewehrung aus externen CFK-Sheets besteht
- Dokumentation der Versuchsplanung, -durchführung, -auswertung
- Vergleichende Berechnung mit dem nicht-linearen FE-Programm ATENA
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