Verstärkung von ermüdungsbeanspruchten Stahlbauteilen mit aufgeklebten CFK- Lamellen – Teil 1: Grundlagen und Materialien/Reinforcement of Fatigue Damaged Steel Structures Using Adhesively Bonded CFRP Lamellas – Part 1: Basics and Materials

Abstract

Zusammenfassung Aus den von der Bundesanstalt für Straßenwesen veröffentlichten Zustandsnoten lässt sich ein erheblicher Sanierungsbedarf deutscher Straßenbrücken ableiten. Stahlbrücken weisen häufig Schäden in Form von Ermüdungsrissen an Stellen erhöhter Spannungskonzentration auf. Der Neubau von Brücken ist aus wirtschaftlichen und infrastrukturellen Gründen nicht immer möglich. Somit sind effektive und zuverlässige Methoden zur Verstärkung der geschädigten Tragwerke dringend erforderlich. Die derzeit angewandten Reparatur- und Verstärkungsmaßnahmen weisen verschiedene, spezifische Nachteile auf. Durch eine klebtechnische Verstärkung, bei der CFK-Lamellen über den Ermüdungsriss geklebt werden, kann eine Vielzahl dieser Nachteile vermieden werden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird das Potenzial schlaff und vorgespannt aufgeklebter CFK-Lamellen zur Erhöhung der Restlebensdauer untersucht.

Auf Grundlage eines Anforderungskatalogs werden potenzielle Klebstoffe vorausgewählt und anhand von Kurz- und Langzeitversuchen an modifizierten dicken Zugscherproben experimentell charakterisiert. Mithilfe von Ergebnissen quasi-statischer Versuche an anwendungsnahen CFK-Stahl-Überlappklebverbindungen wird ein Berechnungsansatz zur Abschätzung der Tragfähigkeit und der Mindestverbundlänge für zwei ausgewählte Klebstoffe verifiziert. Darauf aufbauend werden Dauerschwingversuche an der CFK-Stahl-Überlappklebverbindung durchgeführt und Wöhlerlinien erstellt, die als Grundlage für eine Ermüdungsfestigkeitsbemessung dienen können.