BERICHT
Robert Welter
Verstärken mit CFK-Lamellen Grundlagen für eine fehlerfreie und wirtschaftliche Bemessung Verstärken von Stahlbeton mit CFK-Lamellen gehört zum aktuellen Stand der Technik. Bei der Bemessung werden jedoch häufig Fehler gemacht, die zu falschen oder zumindest unwirtschaftlichen Ergebnissen führen. Gegenstand dieses Berichtes ist demnach die umfassende Vorstellung des Themas S&P Sto CFK-Lamelle mit den zugehörigen Zulassungen [1] und weiterer FRP-Systeme. Besonderes Augenmerk wird auf grundlegende Punkte gelegt, die für eine richtige und wirtschaftliche Bemessung wichtig sind.
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Einleitung
Stahlbeton mit CFK-Lamellen zu verstärken ist eine Bauweise, die mittlerweile seit ca. zwei Jahrzehnten angewendet wird. Zuvor wurde schon über viele Jahre mit aufgeklebten Stahllaschen verstärkt. Die Zulassungen [1] durch das Deutsche Institut für Bautechnik bestehen seit 1986. Die Bauweise ist eingeführt und heute Stand der Technik. Durch kontinuierlich weiterentwickelte Bemessungssoftware [2] ist auch die Bemessung einfach und schnell zu bewerkstelligen. Die Zahl der Statiker und Architekten, die diese Bauweise anwenden, wird ständig größer. Viele wissen jedoch nach wie vor nicht, wie man mit einer geklebten Verstärkung umgeht. Um dieses Problem zu lösen, steht die kompetente Unterstützung durch das S&P-Ingenieurteam zur Verfügung, so werden grundlegende Fragen und technische Details gleich zu Projektbeginn geklärt. Häufig wird eine Verstärkung mit CFK-Lamellen erst gar nicht in Erwägung gezogen, da sie zu Unrecht als zu teuer und unwirtschaftlich angesehen wird. Tatsächlich stellt diese Bauweise mit all ihren Vorzügen häufig die wirtschaftlichste oder einzige technische Möglichkeit für eine Verstärkung im Bestand dar. Den Ruf teuer zu sein hat die CFK-Verstärkung nicht zuletzt durch die teilweise grundlegenden Fehler bei der Bemessung bekommen. Statisch können diese Berechnungen zwar in Ordnung sein, aber dennoch zu sehr unwirtschaftlichen Ergebnissen führen. Wenn man einige grundlegende Punkte beachtet, kann die technische Machbarkeit einer CFK-Verstärkung schnell abgeklärt werden und über eine kurze Vorbemessung können die Kosten sicher abgeschätzt und mit anderen Bauweisen verglichen werden. So ist sichergestellt, dass der Bauherr auch die wirtschaftlichste Lösung angeboten bekommt. 48
Um ein System richtig einsetzen zu können, ist zweifelsohne mehr nötig als die bloße Kenntnis der Bemessungsrichtlinien. Im Folgenden werden daher die Herstellung, die Verarbeitung, das grundlegende Herangehen an Projekte, Referenzen sowie weitere FRP-Systeme vorgestellt.
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Herstellung der S&P Sto CFK-Lamellen
CFK-Lamellen gehören zur Gruppe der Faserverbundwerkstoffe. Im Allgemeinen handelt es sich um verschiedene Fasern wie beispielsweise Glas-, Aramid- oder Carbonfasern (Bild 1), die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Man erzeugt damit einen Faserverstärkten Kunststoff oder in Englisch Fibre Reinforced Polymer, abgekürzt FRP. Von den FRP-Systemen ist für die Verstärkung von Stahlbeton die S&P Sto CFK (Kohlefaserkunststoff)-Lamelle die am weitesten verbreitete und erfolgreichste Variante. Diese Lamellen sind in der Regel nur ca. 1,2 mm oder 1,4 mm dick [1]. Die üblichen Breiten bewegen sich zwischen 50 mm und 100 mm [1]. Neben diesen Lamellen, die auf den Beton aufgeklebt werden, gibt es auch deutlich schmalere Lamellen (10 mm bis 25 mm) [1], die in Schlitzen in der Betondeckung verklebt werden. Der Fasergehalt in den zugelassenen Lamellen beträgt mindestens 70 % [1]. Zur Herstellung werden die Fasern hunderter RovingSpulen zum „Die“ geführt und durch ein Epoxidharzbad gezogen. Das Aushärten erfolgt thermisch, wodurch eine hohe Temperaturbeständigkeit erreicht wird.
Bild 1
Spannungs-Dehnungs-Diagramm der Fasern [2]
© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 89 (2012), Heft 1