Zugversuche an mit CFK-Lamellen verstärkten Stahlbetonelementen

Autor: Dominik Lötscher
Sprache: Deutsch

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde das Verbundverhalten von auf Beton geklebten CFK-Lamellen auf anhand von theoretischen Modellvorstellungen sowie Versuchen an Stahlbetonzuggliedern untersucht.
Für die Modellierung des Verbundverhaltens ist die Abschätzung des Rissabstands entscheidend. Für dessen Abschätzung wurden vier Modelle aus der Literatur untersucht. Darauf basierend wurden die theoretischen Verläufe des Schlupfs, der Normal- und Schubspannung für den Bewehrungsstahl und die CFK-Lamelle anhand des gemischt bewehrten Zugglieds nach Ulaga (2003) dargestellt.
An vier Zuggliedern wurde das Versuchsverhalten experimentell untersucht. Dabei wurde der Klebstofftyp und der Stahlbewehrungsgehalt variiert. Ein neu entwickelter Klebstoff wurde im Rahmen dieser Masterarbeit auf sein Verhalten für auf Beton aufgeklebte CFK-Lamellen getestet. Die verwendete Messtechnik umfasste ein 3D-System zur digitale Bildkorrelation (DIC), faseroptische Dehnungsmessungen, LVDT und Dehnmessstreifen.
Üblicherweise werden Materialkennwerte zum Verbundverhalten von aufgeklebten CFK-Lamellen mithilfe der aus Abziehversuchen über Kraft- und Dehnungsmessungen (mit Dehnmessstreifen) bestimmten Bruchenergie definiert. In dieser Arbeit wurde die Schubspannung mithilfe neuartiger Messsysteme angewandt auf die getesteten Zugglieder quantitativ erfasst. Die Maximalschubspannung innerhalb eines Zwischenrisselementes konnte über den diskreten Dehnungsunterschied festgelegt werden. Ebenso gelang es den dazugehörigen Schlupf zu messen. Der Schlupfendwert vor der Delaminierung konnte anhand der Separation bestimmt werden. Für die Maximalschubspannung und den dazugehörigen Schlupf konnte kein eindeutiger Unterschied der beiden Klebstofftypen in Bezug auf deren Last-Verformungsverhalten eruiert werden. Der Schlupfendwert war beim neu entwickelten Klebstoff tendenziell grösser.
Zusammenfassend konnte die Linearität des Verbundzustandes I mithilfe von 3D-Verformungsmessungen verifiziert werden. Zudem gelang es, die Eckwerte des Verbundgesetzes zu quantifizieren. Der Vergleich mit bestehenden Modellen zeigte jedoch den Forschungsbedarf für den Verbund innerhalb von Zwischenrisselementen eines Zuggurts auf.