Nachträgliche Tragwerks-Verstärkung durch Kohlefaser-Lamellen. Stahlbetonbauten: Fid-Bau Portal

Nachträgliche Tragwerks-Verstärkung durch Kohlefaser-Lamellen. Stahlbetonbauten

Grunewald, D.

Stahlbetonbauwerke oder auch Holz-Tragkonstruktionen können im Laufe ihrer Nutzungsdauer durch falsche Auslegung, nachträgliche Belastungsänderung oder durch Beschädigungen in ihrer Statik nicht mehr ausreichend sein. Um solche Konstruktionen zu verstärken, lassen sich unter anderem Kohlefaserlamellen (CFK-Lamellen) einsetzen. Diese hochfesten, unidirektionalen Faserverbundwerkstoffe verfügen über eine hohe Zugfestigkeit, einen großen Elastizitätsmodul und ein herausragendes statisches und dynamisches Langzeitverhalten. Überdies sind sie chemisch sehr resistent. Kohlefaserlamellen entstehen im Stangziehverfahren aus Rovings, die wiederum aus mehreren 1000 Elementfasern bestehen. Die Kombination von Imprägnierbad, Wärme und Strangziehen erlaubt nahezu endlose Lamellen. Die Gesamtzugfestigkeit hängt von der Faserzugfestigkeit ab. Da Fasern mit kleinem Elastizitätmodul eine größere Bruchdehnung aufweisen, wird ein optimales Verhalten durch Kombination verschiedener Kohlefaserarten zum Hybridwerkstoff erzielt. Das nichtlineare E-Modul wird dabei durch Vorspannen der tiefmoduligen Fasern kompensiert, so daß beide Fasertypen gleichzeitig ihre Bruchdehnung erreichen. Der Faseranteil beträgt maximal 70 Vol.%. Die Abmessungen sind frei wählbar, es haben sich aber Standardquerschnitte mit 50-100 mm Breite, 1,0 - 1,4 mm Dicke und einem E-Modul zwischen 160 und 210 GPa durchgesetzt. Die CFK-Lamellen sind für ruhenden und ruhend beansprchte Bauteile geeignet, wobei die rechnerische Tragfähigkeit des zu verstärkenden Bauteils maximal das Zweifache des unverstärkten sein darf. Die Lamellen werden mit Epoxidharz geklebt, müssen daher vor Wärme geschützt werden. Für zuverlässige Klebung ist auf sorgfältige Prüfung und Vorbereitung de Untergrundes zu achten. Hierzu werden konkrete Verarbeitungshinweise gegeben. Die CFK-Lamellen sind korrosionssicher, einfach zu verarbeiten und können mittelfristig, bereits im Vorfeld der statischen Planung eingesetzt, zu Querschnittsreduzierungen beispielsweise bei Brettschicht-Holzbindern führen.