Für Tragswerksverstärkungen werden an Stelle von Stahl heute häufig Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) eingesetzt.

Entwicklungsschub bei Schubverstärkungen

Seit Beginn der 90er-Jahre sind externe Tragwerksverstärkungen im Biegebereich nicht mehr auf das Anbringen von Stahlelementen beschränkt. Nach mehrjährigen Forschungsarbeiten an der EMPA kam im Jahr 1991 an der Ibachbrücke bei Luzern erstmals eine externe Biegeverstärkung mit CFK-Lamellen zum Einsatz. Dieses weltweit erste Beispiel machte international Schule: In den folgenden Jahren wurden im In- und Ausland Hunderte von Objekten unter Einsatz von mehreren Hundert Kilometern CFK-Lamelle mit dieser Technik verstärkt. Dieses Verstärkungssystem wird von einer Mehrheit der Ingenieure akzeptiert, gilt als Stand der Technik und wird von mehreren in- und ausländischen Firmen angeboten.

Neben der Anwendung als externe Biegebewehrung in Lamellenform, die sich an vielen Objekten weltweit bewährt hat, können nun mit vorfabrizierten Winkeln aus CFK Strukturen auch schubverstärkt werden.

Dies Dank der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der EMPA in Zusammenarbeit mit Sika.

Wie bei der Biegeverstärkung sind mehrere Systeme verfügbar. Die Schubverstärkungen mit CFK-Geweben weisen aber Nachteile im Verankerungsbereich aus. Abhilfe schaffte auch hier eine Schweizer Innovation: der Schubwinkel aus CFK.

Diese vorfabrizierten L-förmigen Elemente zeichnen sich durch geringes Gewicht und einfaches Handling auf der Baustelle aus. Darüber hinaus weisen die Winkel auch die weiteren Vorteile von CFK-Produkten auf: Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit.

Praxisnahe Versuche

Die wichtigste Voraussetzung für dauerhafte Anwendungen ist die Systemkompatibilität zwischen CFK-Winkel, Klebstoff und Stahlbeton. Sie konnte an der EMPA durch eine Reihe von Bauteilversuchen gezeigt werden.

Mit Dehnungsmessstreifen und Deformetern liessen sich die Dehnungen während des Bruchversuches messen und verfolgen. In der Balkenmitte wurde die Durchbiegung registriert. Das beobachtete Tragverhalten der Träger liess die grundsätzliche Tauglichkeit der CFK-Winkel erkennen.

Mit Hilfe dieser Versuche wurde von der EMPA ein erstes Bemessungskonzept entwickelt.

Die CFK Winkel werden bereits an mehreren Orten zur Schubverstärkung eingesetzt.

Ansprechpartner: Christoph Czaderski