Zhuo Chen, M.Sc.
Alterungseinflüsse auf das Zusammenwirken einbetonierter Bewehrung und extern aufgeklebter Kohlefaserlamellen bei verstärkten Betonbauteilen
Alterung, Materialermüdung und die gestiegene Verkehrsbelastung an vielen Betonbrücken an Bundesfernstraßen in Deutschland erfordern Instandsetzungs- oder auch Verstärkungsmaßnahmen. Eine wirtschaftliche Methode zur Ertüchtigung von Stahlbetonbauteilen ist das Verstärken mit aufgeklebter Bewehrung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die extern aufgeklebte Armierung erhöht die Belastbarkeit der gealterten Betonbauteile und bewirkt somit eine Verlängerung der Lebensdauer. Die Tragwirkung dieser Instandsetzungsmaßnahme wird hauptsächlich durch den Klebverbund zwischen dem aufgeklebten Kohlefaserkunststoff und Beton beeinflusst. Der Klebeverbund wird jedoch durch Umwelteinflüsse, Alterungserscheinungen und Ermüdungsschädigung über den Nutzungszeitraum erheblich beeinträchtigt. Um die Standsicherheit dieser verstärkten Bauteile zu gewährleisten, muss die Tragfähigkeit des Klebeverbundes sichergestellt sein. Die Untersuchung und Modellierung des Verbundtragverhaltens sind bei mit aufgeklebten CFK-Lamellen verstärkten Betonbauteilen von entscheidender Bedeutung.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung der inneren Kräfte in Beton, Stahl und aufgeklebter Bewehrung eines verstärkten Betonbauteils bei Dauerlast Beanspruchungen. Dazu müssen Ansätze entwickelt werden, mit den die Kraftaufteilung zwischen eingelegter und aufgeklebter Bewehrung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Verbundverhältnisse ermittelt werden können.
Experimentelle Untersuchungen an gemischt bewehrten Stahlbetonbalken werden dabei als Grundlage für die Modellierung des zeitabhängigen Verbundtragverhaltens unterschiedlicher Bewehrungsstränge sowie das Degradationsverhalten des Betons dienen. Ferner werden hochmoderne faseroptische Messsysteme für die Erfassung der Dehnungszustände des verstärkten Bauteils über den Untersuchungszeitraum eingesetzt.
Mit der Beschreibung des zeitabhängigen Materialverhaltens und den Degradationsmodellen des Verbundtragverhaltens, wird es möglich sein, ein Prognosemodell zu erstellen, das in der Lage ist, eine Aussage über die Resttragfähigkeit des verstärkten Bauwerks zu treffen.
Publikationen im Rahmen des GRK:
Konferenzteilnahmen mit eigenem Beitrag:
Z. Chen, H. Grefe, T. Leusmann, K. Dilger and D. Lowke. Quasi-continuous strain measurement with distributed fibre optic sensors in reinforcement bars and externally bonded CFRP strips at concrete slabs - Experiment and modelling. International Institute for FRP in Construction, FRPRCS-14, Belfast, June 2019.