V2.7 Erstellung von Gesamtkonzepten für die nachträgliche Bauteilverstärkung mit Carbonbeton

Foto: TU Dresden, IMB - Ulrich van Stipriaan | Textilbetonverstärkung einer Hyparschale in Schweinfurt

Zunehmende Ressourcenknappheit und veränderte Anforderungen an die Bausubstanz, insbesondere im städtischen Raum, erfordern neue ressourcenschonende und energiesparende Verfahren zur Instandsetzung vorhandener Infrastrukturobjekte. Hier setzt das Vorhaben V2.7 – Erstellung von Gesamtkonzepten für die nachträgliche Verstärkung mit Carbonbeton an, welches auch eng mit dem Vorhaben V1.2 – Nachweis- und Prüfkonzepte für Normen und Zulassungen verwoben ist. Als Ergebnis werden den Planungsbüros die notwendigen Grundlagen zur Verfügung gestellt, um mit der nachträglichen Verstärkung mit Carbonbeton eine alternative und wirtschaftliche Instandsetzungsmethode gegenüber den aktuellen Verfahren anbieten zu können. Der Kern des Vorhabens liegt darin, die bisher durchgeführten Grundlagenforschungen zu Verstärkungsmaßnahmen auf die neue Generation von Carbonbewehrungen zu übertragen und zu validieren.

Im ersten Teil des Vorhabens erfolgte sowohl eine theoretische, als auch eine praxisorientierte Aufarbeitung der vorhandenen Forschungsarbeiten, deren Praxistauglichkeit durch die Wirtschaftspartner sichergestellt wird. Des Weiteren wurden noch offene Fragestellungen sowie Ergänzungen an vorhandenen Berechnungsalgorithmen herausgearbeitet, die im nächsten Schritt gelöst werden sollen.

Den zweiten Teil des Forschungsvorhabens bilden Großbauteilversuche. Zum aktuellen Zeitpunkt sind Planung und Herstellung der im Anschluss zu verstärkenden Grundkörper für biege- sowie querkraftbeanspruchte Versuche abgeschlossen.

Um die Wirksamkeit von carbonbetonverstärkten Biegebauteilen darzustellen, wurden plattenförmige Bauteilquerschnitte gewählt. Im Gegensatz zu den Abmessungen, die mit 330 x 50 x 12 cm³ (Länge x Breite x Höhe) über die Versuchsreihe hinweg nicht verändert werden, wird der Bewehrungsgrad variiert. Für die Verstärkungsschichten werden zwei unterschiedliche Carbonbewehrungsmaterialien (Referenztextil und das solidian GRID Q85/85) aus dem C³-Projekt verwendet.

Die Bewehrungsgrade wurden hierbei bewusst niedrig gewählt, da Bauwerke im Bestand, aufgrund der Anwendung anderer Bemessungsvorschriften und anderer Anforderungen an die Ausführung, zumeist geringer bewehrt sind als nach heutigen Regelwerken üblich. Der Fokus liegt dabei auf vor ≈ 50 Jahren errichteten Gebäuden, die in den kommenden Jahren, unter der Vorrausetzung einer weiteren Benutzung, erneut zu beurteilen und entsprechend der geplanten Nutzung ggf. zu verstärken sind. Da aber anhand von veränderten Planungs- oder Umnutzungskonzepten auch jüngere Gebäude vorzeitig verstärkt werden müssen, wurde ein zweiter plattenförmiger Querschnitt für die Untersuchungen hinzugezogen, der einen höheren Bewehrungsgrad besitzt. Da die vorbelasteten Bauteile im Bestand gegebenenfalls Schäden aufweisen (z. B. Rissbildung), werden im Versuchsprogramm auch vorgeschädigte Bauteile verstärkt und geprüft.

Für die Querkraftverstärkungen wurden zwei unterschiedliche Plattenbalken gewählt. Dabei wird zum einem ein gedrungener Querschnitt mit einem Gurt- zu Steghöhenverhältnis von 15/35 cm mit einer Gesamthöhe von 50 cm, und zum anderen ein schlanker Querschnitt mit einem Verhältnis von 17/53 cm sowie einer Gesamthöhe von 70 cm verwendet. Die Versuchskörper, an denen die Querkraftverstärkung mit Carbonbeton vorgenommen wird, sind anlog wie bei der Biegebemessung mit zwar unterschiedlichen, aber geringen Bewehrungsgraden ausgeführt, um ein Versagen infolge Querkraft zu erhalten. Neben zwei unterschiedlichen Carbonbewehrungen wird auch die Ausführung bzw. Anordnung der Querkraftverstärkung variiert. Dabei werden einmal nur die seitlichen Stegflächen verstärkt, bei anderen wird die Verstärkung einmal um die Stegunterseite herumgezogen, entsprechend eines U-Profils. Wie auch bei der Biegeverstärkung wird die Versuchsreiche um vorgeschädigte Bauteile ergänzt und neben statischen Versuchen werden in Zusammenarbeit mit dem Projekt V1.2 auch zyklische Versuche durchgeführt.

Verbundkoordinator
Technische Univeristät Dresden, Institut für Massivbau

Vorhabenleiter
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach

Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Egbert Müller
+49 351 463 37305
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Beteiligte C³-Partner

  1. FTA Forschungsgesellschaft für Textiltechnik Albstadt mbH
  2. Ingenieurbüro Grassl GmbH
  3. RWTH Aachen Massivbau
  4. Technische Univeristät Dresden – Institut für Massivbau
  5. TORKRET GmbH
  6. Hörnig Bauwerkssanierung GmbH
  7. G. Quadflieg GmbH

Laufzeit: 01.05.2017 – 30.04.2020