Zugversuche an mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonelementen

Autor: Alexander Gomer
Sprache: Deutsch

Kurzfassung

Als Grundlage für die Bemessung von Tragwerken stehen dem Ingenieur idealisierte Materialmodelle zur Verfügung. Für eine Anwendung von CFK-Lamellen auf die Oberfläche von Stahlbetonelementen, in der Regel zur nachträglichen Verstärkung bestehender Bauwerke, existieren mehrere Modelle, die das Verbundverhalten zwischen CFK-Lamelle und Beton stark vereinfacht beschreiben. In der vorliegenden Arbeit geht es primär um eine experimentelle Verifizierung drei in der Schweiz entwickelter Modelle des Verbundspannungs-Schlupf-Gesetzes zwischen CFK-Lamelle und Beton. Der speziell konstruierte Versuchskörper in vierfacher Ausfertigung ist auf das Modell des gemischt bewehrten Zugglieds abgestimmt. Der Versuchsverlauf des Zugversuchs lässt sich anhand von vier klar definierten Lastniveaus analytisch nachrechnen und in Bezug auf Dehnungs- und Schlupfverteilung überprüfen.
Für die eingesetzte Messtechnik der digitalen Bildkorrelation (DIC) wurden im Zusammenhang mit Dehnungsmessung hohe Anforderungen gestellt. Mit dem Einsatz von DIC-Messsystemen konnten mit 3D-Verformungsmessungen unter Verwendung von Zeit- und Raumfiltern Messgenauigkeiten von bis zu 2σ(εyy) = 0.138‰ Messrauschen bei einer räumlichen Messpunktauflösung von 2.5 mm erreicht werden. Eine ausführliche Auseinandersetzung mit den umfangreichen Einflussfaktoren auf die Messqualität der DIC-Messeinrichtung hat zu neuen praktischen Erkenntnissen zur deren Anwendung geführt.
Das im Rahmen dieser Arbeit gewählte Vorgehen zur Darstellung der Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung an Messpunkten zwischen jeweils zwei benachbarten Rissen, zeigt Resultate, die einerseits mit den bisherigen Forschungsarbeiten vergleichbar sind. Es konnte mithilfe neuartiger Messsysteme quantitativ anhand von flächigen Verformungsmessungen gezeigt werden, dass der Verlauf einen klaren Spannungsanstiegsast und einen darauffolgenden entfestigenden Ast besitzt. Die Steigung des Spannungsanstiegsastes deckt sich bei nahezu allen Resultaten mit dem Modell von Czaderski (2012).