Abstract No.:	4409
Scheduled at:	Thursday, September 17, 2015, Saal Kopenhagen 2:30 PM Fügen von faserverstärkten Kunststoffen III
Title:	Kleben von CFK-Lamellen im Stahlbau
Authors:	Susanne Bartholomé* / BTU Cottbus-Senftenberg Fakultät 2 LS Stahl- und Holzbau, Deutschland Hartmut Pasternak / Lehrstuhl Stahl- und Holzbau, BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland Thomas Ummenhofer/ Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, KIT Stahl- und Leichtbau, Deutschland Frank Götz/ Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, KIT Stahl- und Leichtbau, Deutschland Markus Feldmann/ Institut für Stahlbau und Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, RWTH Aachen, Deutschland Achim Geßler/ Institut für Stahlbau und Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, RWTH Aachen, Deutschland
Abstract:	Stahlkonstruktionen im Bauwesen, wie Hoch- und Brückenbauwerke, unterliegen während ihrer Nutzung oft unterschiedlichen, sich ändernden Anforderungen. In vielen Fällen ist keine ausreichende Tragfähigkeit mehr gewährleistet und/oder die Gebrauchstauglichkeit nicht mehr gegeben. Übliche Maßnahmen zur Verstärkung der Konstruktionen, wie der Ausbau einzelner Teile und Ersatz durch tragfähigere Bauteile oder die Verstärkung einzelner Bauteile durch z.B. das Anschweißen oder Anschrauben von zusätzlichen Stahllaschen könnten durch eine alternative Verstärkungsmethode erweitert werden: Eine Verstärkung durch aufgeklebte und gegebenenfalls vorgespannte CFK-Lamellen. Es wird erwartet, dass diese Verstärkungsmaßnahme im Vergleich zu den zuvor genannten Methoden große Vorteile hinsichtlich des Ermüdungsverhaltens (verringerte Kerbwirkung), der Fertigung (bessere Handhabbarkeit), des geringeren Gewichtes (Einsatz im Maschinenbau) und der Korrosions- und Feuchtebeständigkeit bietet. Für das AiF-Forschungsprojekt Verstärkung von Stahlkonstruktionen mit CFK wurden daher folgende Ziele definiert: Entwicklung von Ingenieurmodellen zur rechnerischen Auslegung und Bereitstellung konstruktiver Empfehlungen zur Ausführung von Verstärkungsmaßnahmen mit CFK-Lamellen. Im Folgenden sind die bislang durchgeführten Versuche und daraus gewonnene Erkenntnisse des laufenden Forschungsprojektes kurz zusammengestellt: Es wurden grundlegende Untersuchungen nach standardisierten Prüfvorschriften an ausgewählten, im Bauwesen bereits zugelassenen, hochmoduligen, 2-K Epoxidharzklebstoffen durchgeführt. Kleinbauteilversuche an zweischnittig überlappenden Verklebungen mit Variation der Parameter Klebschichtdicke, Überlappungslänge und Oberflächenvorbereitung der Fügeteile zeigten, dass mit abnehmender Klebschichtdicke die ertragbare Nennschubspannung der Klebverbindung steigt, wobei sich eine Mindestklebschichtdicke im Hinblick auf die baupraktische Herstellung von 0,5 mm ergibt. Die Alterung der Klebverbindung wird derzeit durch Versuche an zuvor bei unterschiedlichen Temperaturen und Klimabedingungen gelagerten Probekörpern untersucht. Im Salzsprühnebeltest wird die Korrosionsbeständigkeit der Klebung untersucht. Mit Hilfe von Zugversuchen an Stahlbauteilen (S355), die mit CFK-Lamellen verstärkt wurden, konnte eine Aussage zur Tragfähigkeitssteigerung getätigt werden. Untersucht wurden ein- und zweiseitige Verstärkungen und die Art der Lasteinleitung, welche entweder nur in das Stahlbauteil oder in den Verbundquerschnitt erfolgte. Die Probekörper, die einseitig verstärkt und bei denen die Last nur in das Stahlbauteil eingeleitet wurde, versagten sobald der Stahlquerschnitt zu fließen begann und die Klebverbindung die daraus resultierenden großen Dehnungen nicht mehr aufnehmen konnte. In den Versuchen mit der Lasteinleitung in den Verbundquerschnitt konnte dagegen der Lamellenquerschnitt bis zum Bruch auf freier Länge ausgenutzt werden.

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