Das Verbundtragverhalten geklebter Kohlefaserkunststoffe auf Beton unter schwingender Beanspruchung
Thorsten Leusmann
Das Verbundverhalten aufgeklebter Bewehrung unter zyklischer Beanspruchung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verformungen und die Tragfähigkeit verstärkter Betonbauteile. Der Schädigungsprozess des CFK-Lamellenverbundes auf Beton wird unter nicht ruhender Beanspruchung bei mehr als zwei Millionen Lastwechselzahlen bei variierenden Ober- und Unterlasten in Dauerschwingversuchen untersucht. Anhand von Dehnungs- und Verschiebungsmessungen werden vorhandene Modellvorstellungen zur Rissbildung an der Betonoberfläche teilweise bestätigt und in Bezug auf den Einfluss der Unterlast erweitert. Die Vorgehensweise der Versuchsdurchführung und -auswertung zeigt eine Möglichkeit auf mit wenigen Versuchen die notwendigen Parameter für das Bemessungskonzept zu identifizieren.
Darüber hinaus wird ein Ansatz zur Berücksichtigung des unterschiedlichen Verbundverhaltens von einbetonierter und aufgeklebter Bewehrung bei schwingender Beanspruchung formuliert.
Es wurden Dauerschwingversuche an Zug-Druckkörpern mit einer Verbundlänge von 1100 mm unter mehr als zwei Millionen Lastwechseln durchgeführt. Dabei wurden drei unterschiedliche Betonfestigkeitsklassen und zwei unterschiedliche Typen geklebter Bewehrung aus Kohlefaserkunststoffen berücksichtigt. Anhand der Versuchsergebnisse konnte ein Modell entwickelt werden, welches es ermöglicht die Schädigung des Lamellenverbundes in Abhängigkeit der Unterlast und der Lastspielzahl zu beschreiben. Mit dem Modell lässt sich aus der zu erreichenden Lastspielzahl und dem Unterlastniveau die Schwingbreite der Lamellenkräfte bestimmen, die zu einer bestimmten entkoppelten Länge der Lamelle führt. Die entwickelten Formeln und Modellvorstellungen beinhalten ebenfalls die Möglichkeit, die Rissfortschrittrate oder die erreichbare Lastspielzahl in Abhängigkeit der entkoppelten Länge und der Ober- und Unterlast zu bestimmen.
Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines Modells für den Klebeverbund von Faserkunststoffen auf Beton unter schwingender Beanspruchung, einen für die Praxis anwendbaren Bemessungsansatz und die versuchstechnische Erkundung der für das Modell und den Bemessungsansatz notwendigen Parameter.
