A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Untersuchungen zum Tragverhalten CFK-verstärkter Stahlbetonbauteile
Es wird nachgewiesen, daß das Verhalten CFK-verstärkter Stahlbetonbauteile sehr gut mit Hilfe nichtlinearer Berechnungsmethoden simuliert werden kann. Die Durchführung von Versuchen kann daher auf ein Minimum beschränkt und durch Testreihen für unterschiedliche Einflußparameter am Rechner ergänzt werden. Es werden sehr gute Übereinstimmungen von Versuchen und Vergleichsrechnungen an Bauteilen mit schlaff aufgeklebten CFK-Lamellen festgestellt. Das Verhalten von Versuchsträgern, die durch ein schlagartiges Ablösen der Lamelle von der Betonoberfläche versagen, wird hervorragend wiedergegeben; die Ursachen werden identifiziert. Durch eine ganzheitliche Betrachtung des Bauteils ist es möglich, die Verstärkungsmaßnahmen so zu konzipieren, daß dieser Versagensfall beherrscht wird. Effektiver Einsatz des Materials CFK hat oberste Priorität, weshalb im Rahmen dieser Arbeit neben dem Einsatz schlaff geklebter CFK-Lamellen auch der Anwendung vorgespannter CFK-Lamellen besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird. Durch das Vorspannen ist es möglich, die hohen Festigkeiten des Materials auch in Bereichen höherer Dehnung auszunutzen und gleichzeitig die Gebrauchstauglichkeit des Bauteils durch eine Verringerung der Rißbreiten im Beton, eine feinere Rißverteilung sowie verminderte Durchbiegungen zu verbessern. Die Vergleichsrechnungen belegen, daß auch diese Versuche durch Rechnersimulationen ersetzt bzw. ergänzt werden können. Die Problematik der Einleitung der Vorspannkraft wird behandelt und Ausführungsalternativen diskutiert. Darüber hinaus wird untersucht, welche Wirkung die gemäß Allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung erforderlichen Laschenbügel auf die Traglast haben. Es werden unterschiedliche Anordnungen der Bügel ausgewertet. Die deutschen Zulassungen schreiben Laschenbügel aus Stahl vor. Zum Vergleich wird auch die Wirkungsweise von Bügeln aus CFK untersucht. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wird der Nachweis geführt, daß ein schlagartiges Ablösen der Lamellen - beginnend mitten im geklebten Bereich - durch ein Versagen der Druckzone verursacht wird. Ablösen tritt stets dann auf, wenn die Kapazität der Druckzone erschöpft ist, bevor die CFK-Lamelle ihr Zugkraftpotential voll ausnutzen kann. Durch eine entsprechend dimensionierte zusätzliche Druckzonenverstärkung wird nachgewiesen, daß anstelle des Versagenstyps Ablösen der gewünschte Lamellenbruch auftritt, was gleichzeitig mit einer deutlichen Steigerung der Traglast verbunden ist. Zur Vermeidung des Versagenstyps Ablösen ist also eine ganzheitliche Betrachtung des Tragvermögens des Bauteils erforderlich.
Untersuchungen zum Tragverhalten CFK-verstärkter Stahlbetonbauteile
Es wird nachgewiesen, daß das Verhalten CFK-verstärkter Stahlbetonbauteile sehr gut mit Hilfe nichtlinearer Berechnungsmethoden simuliert werden kann. Die Durchführung von Versuchen kann daher auf ein Minimum beschränkt und durch Testreihen für unterschiedliche Einflußparameter am Rechner ergänzt werden. Es werden sehr gute Übereinstimmungen von Versuchen und Vergleichsrechnungen an Bauteilen mit schlaff aufgeklebten CFK-Lamellen festgestellt. Das Verhalten von Versuchsträgern, die durch ein schlagartiges Ablösen der Lamelle von der Betonoberfläche versagen, wird hervorragend wiedergegeben; die Ursachen werden identifiziert. Durch eine ganzheitliche Betrachtung des Bauteils ist es möglich, die Verstärkungsmaßnahmen so zu konzipieren, daß dieser Versagensfall beherrscht wird. Effektiver Einsatz des Materials CFK hat oberste Priorität, weshalb im Rahmen dieser Arbeit neben dem Einsatz schlaff geklebter CFK-Lamellen auch der Anwendung vorgespannter CFK-Lamellen besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird. Durch das Vorspannen ist es möglich, die hohen Festigkeiten des Materials auch in Bereichen höherer Dehnung auszunutzen und gleichzeitig die Gebrauchstauglichkeit des Bauteils durch eine Verringerung der Rißbreiten im Beton, eine feinere Rißverteilung sowie verminderte Durchbiegungen zu verbessern. Die Vergleichsrechnungen belegen, daß auch diese Versuche durch Rechnersimulationen ersetzt bzw. ergänzt werden können. Die Problematik der Einleitung der Vorspannkraft wird behandelt und Ausführungsalternativen diskutiert. Darüber hinaus wird untersucht, welche Wirkung die gemäß Allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung erforderlichen Laschenbügel auf die Traglast haben. Es werden unterschiedliche Anordnungen der Bügel ausgewertet. Die deutschen Zulassungen schreiben Laschenbügel aus Stahl vor. Zum Vergleich wird auch die Wirkungsweise von Bügeln aus CFK untersucht. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wird der Nachweis geführt, daß ein schlagartiges Ablösen der Lamellen - beginnend mitten im geklebten Bereich - durch ein Versagen der Druckzone verursacht wird. Ablösen tritt stets dann auf, wenn die Kapazität der Druckzone erschöpft ist, bevor die CFK-Lamelle ihr Zugkraftpotential voll ausnutzen kann. Durch eine entsprechend dimensionierte zusätzliche Druckzonenverstärkung wird nachgewiesen, daß anstelle des Versagenstyps Ablösen der gewünschte Lamellenbruch auftritt, was gleichzeitig mit einer deutlichen Steigerung der Traglast verbunden ist. Zur Vermeidung des Versagenstyps Ablösen ist also eine ganzheitliche Betrachtung des Tragvermögens des Bauteils erforderlich.
Untersuchungen zum Tragverhalten CFK-verstärkter Stahlbetonbauteile
Pieplow, Kirsten (author)
Wissenschaft ; 1-187
2005
187 Seiten, Bilder, Tabellen, 78 Quellen
Theses
German
theoretische Untersuchung , Tragsicherheit , kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff , Stahlbetonbau , Nichtlinearität , Simulation von Vorgängen , Klebverbindung , Lamelle , Festigkeitserhöhung , Dehnungsfestigkeit , Gebrauchseignung , Rissbreite , Risswiderstand , rechnerunterstützte Simulation , Bauartprüfung , Traglast , Tragvermögen , behördliche Genehmigung
Neumodellierung des Schubtragverhaltens mit CFK-Lamellen verstärkter Stahlbetonbauteile
| UB Braunschweig | 2004