Fatigue behaviour of RC bridges with externally bonded CFRP reinforcement

Autor: Povilas Ambrasas
Sprache: Englisch

Kurzfassung

Nachträglich aufgeklebte kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFK) werden bereits seit drei Jahrzehnten im Bauwesen verwendet. Vor allem für die Tragwerksverstärkung werden CFK-Lamellen häufig verwendet, insbesondere als nachträglich aussen aufgeklebte zusätzliche Bewehrung von Stahlbetonbauten. Die Bemessung von Tragwerksverstärkungen mit CFK-Werkstoffen ist mittlerweile normiert und ihre Anwendung kann als Stand der Technik angesehen werden. In den meisten Normen sind jedoch nur sehr wenige (Biege-Nachrüstung) bis keine (Scher-Nachrüstung) konsistente Bemessungsregeln für aufgeklebte CFK-Bewehrung zu finden, die für ermüdungsbeanspruchte Tragwerke, wie z.B. Brücken, verwendet wird. In dieser Arbeit wurde der Ermüdungswiderstand von mit aufgeklebter CFK-Bewehrung verstärkten Stahlbetonbauteilen sowohl auf Material- als auch auf Tragwerksebene untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Schwächung der Grenzfläche zwischen Beton und CFK-Bewehrung infolge Ermüdung lag.
Es konnte gezeigt werden, dass bei mit CFK-Lamellen biegeverstärkten Brücken für typische Einwirkungen in der Regel der Ermüdungswiderstand der inneren Stahlbewehrung massgebend ist. Wenn das Tragwerk jedoch höheren Belastungsniveaus ausgesetzt ist, kann die Integrität der Verstärkung aufgrund von Schäden an der Beton-CFK-Grenzfläche vermindert sein. Nichtsdestotrotz dürfte dies jedoch bei Befolgen der heute gängigen Bemessungsregeln nicht zu einem Einsturz führen.
Zur Schubverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen gibt es jedoch keine mechanisch konsistente Ansätze, um den Spannungszustand des Verbundes zwischen Beton und CFK unter Betriebslasten zu bestimmen. Um diese Einschränkung zu überwinden, können die Ansätze zur Bestimmung des Verhaltens von Stahlbetonbauteilen unter Schubbeanspruchung erweitert werden, um die Wirkung der aufgeklebten CFK-Bewehrung zu berücksichtigen. Auf diese Weise ist es möglich, den Spannungszustand z.B. in den Stegen von Stahlbetonträgern, die mit Bügeln aus aufgeklebten CFK-Lamellen auf Schub beansprucht werden, zu bestimmen. Die Ergebnisse können verwendet werden, um die Ermüdungslebensdauer der inneren Bügelbewehrung zu bestimmen und um festzustellen, ob während der Lebensdauer eine Schädigung des Beton-CFK-Verbunds zu erwarten ist.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit tragen zu einem besseren Verständnis des Ermüdungsverhaltens von Stahlbetonbauteilen bei, die mit aufgeklebter CFK-Bewehrung verstärkt sind.