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Einfluss bauteilspezifischer Effekte auf die Bemessung von mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonbauteilen
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Tragverhalten von mit kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff Lamellen (CFK-Lamellen) biegeverstärkten Betonbauteilen. Ein wesentlicher Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf dem Verbundverhalten aufgeklebter CFK-Lamellen und der damit verbundenen Verbundkraftübertragung am Bauteil. Dazu werden auf Grundlage von zahlreichen eigenen experimentellen Untersuchungen verschiedene bekannte Modelle miteinander kombiniert und um bauteilspezifische Effekte erweitert. Dadurch kann erstmals ein geschlossenes, realitätsnahes sowie vollständig mechanisch begründetes Bemessungsmodell für mit aufgeklebten CFK-Lamellen biegeverstärkte Betonbauteile angegeben werden. Im Rahmen der Arbeit wird gezeigt, dass das so entwickelte Bemessungsmodell das Tragverhalten von zahlreichen Bauteilversuchen an unterschiedlichen statischen Systemen mit unterschiedlichsten Bauteilabmessungen und Bewehrungsführungen gut beschreiben kann. Aufbauend auf dem entwickelten Bemessungsmodell werden mithilfe von Simulationen auf der sicheren Seite liegende vereinfachte Ingenieurmodelle für eine schnelle und einfache Bemessung angegeben. Neben der Verbundkraftübertragung der aufgeklebten CFK-Lamellen, welche erstmals in Abhängigkeit der Bauteilverformungen und der Querkrafteinflüsse beschrieben wird, werden in der Arbeit auch das Querkrafttragverhalten, die Rissbildung sowie die Schnittgrößenumlagerung von mit aufgeklebten und in Schlitze verklebten CFK-Lamellen verstärkten Betonbauteilen betrachtet. Somit steht mit dieser Arbeit ein vollständiges Bemessungskonzept für mit CFK-Lamellen biegeverstärkten Betonbauteilen unter statischer Belastung zur Verfügung.
This thesis deals with the structural behaviour of structural members reinforced using Carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) strips for flexure with a focus on the bonding behaviour of the adhesively applied strips and the associated bond force transfer at the member interface. Based on numerous experimental investigations different known models are combined and expanded by member-specific effects. This makes it possible for the first time to present a closed realistic and completely mechanically founded design model for structural members reinforced for flexure with adhesively bonded CFRP strips. As part of this research it is shown that the thus developed design model describes the structural behaviour of various structural members tested using different structural systems with varying cross-sections and reinforcement arrangements rather well. Building on this design model simulations are used to construct engineering models for quick and simple design while making certain simplifying assumptions and always remaining on the safe side. Aside from the bond force transfer of the adhesively applied CFRP strips which for the first time is described in relation to member deflections and shear influence, the shear behaviour, crack formation and internal force redistribution are considered for reinforced structural members strengthened with externally bonded or near surface mounted CFRP strips. This contribution thus offers a comprehensive design concept for struc-tural members strengthened for flexure subject to static loading using CFRP strips.
Einfluss bauteilspezifischer Effekte auf die Bemessung von mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonbauteilen
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Tragverhalten von mit kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff Lamellen (CFK-Lamellen) biegeverstärkten Betonbauteilen. Ein wesentlicher Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf dem Verbundverhalten aufgeklebter CFK-Lamellen und der damit verbundenen Verbundkraftübertragung am Bauteil. Dazu werden auf Grundlage von zahlreichen eigenen experimentellen Untersuchungen verschiedene bekannte Modelle miteinander kombiniert und um bauteilspezifische Effekte erweitert. Dadurch kann erstmals ein geschlossenes, realitätsnahes sowie vollständig mechanisch begründetes Bemessungsmodell für mit aufgeklebten CFK-Lamellen biegeverstärkte Betonbauteile angegeben werden. Im Rahmen der Arbeit wird gezeigt, dass das so entwickelte Bemessungsmodell das Tragverhalten von zahlreichen Bauteilversuchen an unterschiedlichen statischen Systemen mit unterschiedlichsten Bauteilabmessungen und Bewehrungsführungen gut beschreiben kann. Aufbauend auf dem entwickelten Bemessungsmodell werden mithilfe von Simulationen auf der sicheren Seite liegende vereinfachte Ingenieurmodelle für eine schnelle und einfache Bemessung angegeben. Neben der Verbundkraftübertragung der aufgeklebten CFK-Lamellen, welche erstmals in Abhängigkeit der Bauteilverformungen und der Querkrafteinflüsse beschrieben wird, werden in der Arbeit auch das Querkrafttragverhalten, die Rissbildung sowie die Schnittgrößenumlagerung von mit aufgeklebten und in Schlitze verklebten CFK-Lamellen verstärkten Betonbauteilen betrachtet. Somit steht mit dieser Arbeit ein vollständiges Bemessungskonzept für mit CFK-Lamellen biegeverstärkten Betonbauteilen unter statischer Belastung zur Verfügung.
This thesis deals with the structural behaviour of structural members reinforced using Carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) strips for flexure with a focus on the bonding behaviour of the adhesively applied strips and the associated bond force transfer at the member interface. Based on numerous experimental investigations different known models are combined and expanded by member-specific effects. This makes it possible for the first time to present a closed realistic and completely mechanically founded design model for structural members reinforced for flexure with adhesively bonded CFRP strips. As part of this research it is shown that the thus developed design model describes the structural behaviour of various structural members tested using different structural systems with varying cross-sections and reinforcement arrangements rather well. Building on this design model simulations are used to construct engineering models for quick and simple design while making certain simplifying assumptions and always remaining on the safe side. Aside from the bond force transfer of the adhesively applied CFRP strips which for the first time is described in relation to member deflections and shear influence, the shear behaviour, crack formation and internal force redistribution are considered for reinforced structural members strengthened with externally bonded or near surface mounted CFRP strips. This contribution thus offers a comprehensive design concept for struc-tural members strengthened for flexure subject to static loading using CFRP strips.
Einfluss bauteilspezifischer Effekte auf die Bemessung von mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonbauteilen
Influence of member-specific effects on the design of reinforced concrete members strengthened using CFRP strips
Finckh, Wolfgang (Autor:in)
2012
304 Seiten, Bilder, Tabellen, 288 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch