Beitrag zur Vorbemessung der Biegeverstärkung von Stahlbetonbauteilen mit Rechteckquerschnitt mittels aufgeklebten CFK-Lamellen
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Beschreibung
Since 2012, the subsequent reinforcement of reinforced concrete components with bonded reinforcement has been regulated in a separate guideline. This includes the dimensioning of the adhesively bonded strips made of carbon-fiber reinforced plastic (CFRP), which, in addition to the complex iterative bending design, have a very complex bonding behavior. For this purpose, the German Committee for Structural Concrete developed a model for the verification based on experimental evaluations, in which the occurring tensile forces are partly transferred into the component via intermediate elements (partial distances between flexural cracks). Simultaneously, simplified but more inaccurate verification formats were made available to reduce the complexity of the verification. For an early assessment of the use of bonded CFRP strips, different tools have been developed in this paper for reinforced concrete components with a rectangular cross-section depending on the different verification formats. For this purpose, the design parameters were considered separately for pure bending strength and bonding behavior. For a simple calculation, tables for the design with dimensionless coefficients were obtained by analogy with the reinforced concrete construction, with which the required cross-section area for the CFRP strips can be determined by means of a limited stretching from the simplified verification of the flexural loadbearing capacity. For a more economical solution, the more precise verification of the force transmission on the intermediate elements was configured in an Excel workbook, because this results in an extraordinary iterative calculation effort.
Das nachträgliche Verstärken von Betonbauteilen mit aufgeklebten CFK-Lamellen weist eine aufwendige iterative Biegebemessung aufgrund des komplexen Verbundverhaltens auf. Zur Ermittlung der Biegetragfähigkeit und der daraus resultierenden erforderlichen Lamellenfläche wurden die Ansätze des Stahlbetonbaus um die aufgeklebte Bewehrung erweitert. So konnten Bemessungstafeln mit dimensionslosen Beiwerten für unterschiedliche Gesamtdehnungszustände entwickelt werden, die in Verbindung mit dem vereinfachten Nachweisverfahren der DAfStb-Richtlinie "Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung" die Vorbemessung einer Biegeverstärkungsmaßnahme mit aufgeklebten CFK-Lamellen ermöglichen. Da die Bemessungstafeln mit dem vereinfachten Nachweis gewissen Anwendungsgrenzen unterliegen, wurde zusätzlich eine Excel-Arbeitsmappe konfiguriert, die den genaueren Nachweis der Lamellenkraftänderung am Zwischenrisselement sowie die iterative Bemessung der Biegetragfähigkeit enthält. Die vorliegende Arbeit beschreibt detailliert die Nachweisverfahren des DAfStb sowie die Erstellung der Bemessungshilfen.
Autor*in
Cevin Stiehl
Cevin Stiehl studierte bis 2014 Bauingenieurwesen an der Hochschule Magdeburg-Stendal. Als Werkstudent sammelte er erste Erfahrungen im Projektmanagement.
Dem Bachelorstudium folgte ein Masterstudium an der HTWK Leipzig, mit den Schwerpunkten Hochbau und Bauwerkserhaltung, in dessen Rahmen das vorliegende Werk als Abschlussarbeit verfasst wurde. Seit dem erfolgreichen Studienabschluss
im August 2017 war er als Bauleiter tätig.
Ab 2020 wird er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HTWK Leipzig angestellt.
Themen in »Beitrag zur Vorbemessung der Biegeverstärkung von Stahlbetonbauteilen mit Rechteckquerschnitt mittels aufgeklebten CFK-Lamellen«
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