Verstärkung von Betonbauteilen durch duktile Hochleistungswerkstoffe

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Beurteilung des Istzustandes
• Erfassung und Bestandsaufnahme von vorhandener Bausubstanz
• Das Prinzip der Teilsicherheitsfaktoren
• Verfahren zu Beurteilung des Istzustandes
• Bewehrungsermittlung
• Bestimmung der Betongüte
• Arten der Verstärkung von Betonbauteilen
• Grundlegende Aussagen zu Verstärkungen
• Die Verstärkung der Biegedruckzone durch Ortbeton
• Wirkungsweise eines durch eine Ortbetonschicht verstärkten Bauteils
• Überblick über den derzeitigen Stand der Forschung
• György Iványi: Anwendung hartkornverzahnter Epoxidbeläge für nachträgliche Querschnittsergänzungen von Biegetragwerken im Schubbereich 1 [8]
• Eberhard Michaelis: Experimentelle Untersuchung zur Festigkeit der Verbundfuge Alt-Neubeton bei nachträglicher Verstärkung von biegebeanspruchten Stahlbetonquerschnitten [11]
• Bemessung einfacher Stahlbetonrechteckquerschnitte auf Biegung - Ermittlung des Bruchmomentes
• Vorgehensweise bei den in dieser Arbeit durchgeführten Berechnungen
• Bemessung von mit einer Aufbetonschicht verstärkten Stahlbetonrechteckquerschnitten als monolithischen Querschnitt
• Aufstellung des Berechnungsmodells der Tragfähigkeit bei Berücksichtigung der Vordehnung eines nachträglich verstärkten Querschnittes
• Inkrementelle - Iterative Pfadverfolgungsalgorithmen
• Berechnungen zur Einschätzung der Tragfähigkeitserhöhung einer Druckzonenverstärkung
• Einfluss der Betongüte auf den Neubeton
• Einfluss der Vorbelastung auf den Verstärkungseffekt
• Einfluss der Höhe der Aufbetonschicht auf den Verstärkungseffekt
• Einfluss einer größeren zulässigen Stahldehnung auf den Verstärkungseffekt
• Verfahren zum Nachweis und zur Bemessung von abschnittsweise hergestellten Querschnitten nach Johannsen [16]
• Hinweise aus [16] zum Gebrauchszustand nachträglich ergänzter Querschnitte
• Teilzusammenfassung zur Druckzonenverstärkung
• Die Verstärkung der Zugzone mit CFK-Lamellen
• Herstellung und Eigenschaften von CFK-Lamellen
• Anwendung, Einbau und bisherige Anwendungen
• Berechnung und Konstruktive Regeln CFK-Lamellen-verstärkter Stahlbetonquerschnitte
• Berechnungen zu CFK-Lamellen verstärkten Querschnitten
• Einfluss der Vorbelastung auf das Bruchmoment
• Einfluss einer Erhöhung der zulässigen Stahldehnung zulɛs
• Einfluss der Lamellenfläche A, auf das Bruchmoment
• Einfluss des Bewehrungsanteils bei gleichbleibendem Lamellenquerschnitt
• Einfluss des Bewehrungsanteils bei gleichbleibender Aufbetonhöhe
• Einfluss des Bewehrungsgehaltes på bei Kombination von Aufbeton und CFK-Lamellen
• Teilzusammenfassung zur Zugzonenverstärkung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Verstärkung von Betonbauteilen durch duktile Hochleistungswerkstoffe. Ziel ist es, das Bruch- und Verformungsverhalten von Betonbauteilen zu verbessern und neue Möglichkeiten in der Konstruktion zu eröffnen. Dabei sollen die Vorteile dieser neuen Materialien in Bezug auf die Tragfähigkeitssteigerung und die Ertüchtigung der Betondruckzone analysiert werden.

• Bewertung der Vorteile von duktilen Hochleistungswerkstoffen für die Verstärkung von Betonbauteilen
• Analyse der Möglichkeiten zur Ertüchtigung der Betondruckzone durch gezielte Verstärkung
• Untersuchung des Einflusses von Faserwerkstoffen auf das Bruch- und Verformungsverhalten von Betonbauteilen
• Bewertung der Effizienz verschiedener Verstärkungsmethoden, wie z. B. der Einbau von Kohlefaserlamellen
• Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Abschätzung der Tragfähigkeitssteigerung durch die Verstärkung von Betonbauteilen

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung stellt das Thema der Diplomarbeit vor und gibt einen Überblick über die Problemstellung. Kapitel 2 beschäftigt sich mit der Beurteilung des Istzustandes von Betonbauteilen, wobei insbesondere die Erfassung und Bestandsaufnahme von vorhandener Bausubstanz sowie Verfahren zur Beurteilung des Istzustandes behandelt werden. Kapitel 3 widmet sich den Arten der Verstärkung von Betonbauteilen. Dabei werden sowohl die Verstärkung der Biegedruckzone durch Ortbeton als auch die Verstärkung der Zugzone mit CFK-Lamellen im Detail analysiert. Die einzelnen Kapitel beleuchten die Wirkungsweise der verschiedenen Verstärkungsmethoden, diskutieren den derzeitigen Stand der Forschung und stellen Berechnungsmodelle sowie Bemessungsansätze vor.

Schlüsselwörter

Die Arbeit fokussiert sich auf die Themen Verstärkung von Betonbauteilen, duktile Hochleistungswerkstoffe, Tragfähigkeitssteigerung, Betondruckzone, Ortbeton, CFK-Lamellen, Bruchverhalten, Verformungsverhalten, Berechnungsmodelle, Bemessungsansätze, Forschungsergebnisse.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ziel der Verstärkung von Betonbauteilen mit duktilen Hochleistungswerkstoffen?

Das Hauptziel ist die Verbesserung des Bruch- und Verformungsverhaltens von Betonbauteilen sowie die Steigerung der Tragfähigkeit, insbesondere in der Druckzone.

Welche Rolle spielen Faserwerkstoffe in hochfestem Beton?

Durch die Zugabe von Faserwerkstoffen kann die Sprödigkeit verringert und die Duktilität von hochfesten Betonen und Mörteln entscheidend verbessert werden.

Wie beeinflussen CFK-Lamellen die Tragfähigkeit?

Die Kombination von Kohlefaserlamellen (CFK) in der Zugzone und Hochleistungsbeton in der Druckzone ermöglicht enorme Steigerungen der Tragfähigkeit von Biegebauteilen.

Welchen Einfluss hat die Vorbelastung auf den Verstärkungseffekt?

Die Arbeit untersucht detailliert, wie der Grad der Vorbelastung und der vorhandene Bewehrungsgehalt die Effektivität einer nachträglichen Verstärkung beeinflussen.

An welchen Richtlinien orientiert sich die Berechnung der Verstärkung?

Die Berechnungen und Überlegungen lehnen sich an den Sachstandsbericht des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DafStb Heft 467) an.