Verbundtragverhalten geklebter Lamellen aus Kohlenstoffaser - Verbundwerkstoff zur Verstärkung von Betonbauteilen

Die Verstärkung von Stahl-und Spannbetonbauteilen durch aufgeklebte Zusatzbewehrung wird seit langem erfolgreich praktiziert. Laschen aus Flachstahl haben sich hierfür seit rd. 40 Jahren bewährt. Hochfeste faserverstärkte Kunststoffe (FVW) wer-den seit ca. 15 Jahren eingesetzt. Aus den hierfür zur Verfügung stehenden Materialen Glas-(GFK), Aramid-(AFK) und kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) haben sich letztere seit ca. 10 Jahren wegen ihrer überlegenen Eigenschaften durchgesetzt. Zunächst in der Schweiz, Nordamerika und Japan, ab 1995 auch in Deutschland wurde eine große Anzahl von Betonbauteilen mit geklebten Lamellen und Laminaten aus CFK verstärkt. Die Tendenz ist steigend. Die Bemessungsregeln für Verstärkungen mit CFK-Lamellen in Deutschland entwikkelten sich aus denen für Stahllaschen, Lw. basierend auf den Arbeiten von Ranisch [1] und Holzenkämpfer [2]. Materialspezifische Besonderheiten der CFK-Lamellen wurden bislang jedoch nur innerhalb des bestehenden Konzeptes berücksichtigt. Insbesondere die Sicherung des Verbundes zwischen Lamelle und Beton über die gesamte Bauteillänge ist beim ideal-elastischen CFK-Werkstoff problematischer als bei Stahllaschen und bislang nur unzureichend durch pauschale Begrenzung der Lamellendehnung sowie einen Endverankerungsnachweis abgedeckt. Die wirklichen Verhältnisse erfordern jedoch eine komplexere Betrachtung. In Bild 1.1 sind die an einem lamellenverstärkten Balken grundsätzlich anzutreffenden Zonen der Beanspruchung des Lamellenverbundes dargestellt. (Aus der Einleitung).