EP0803020A1

EP0803020A1 - Befestigung von verstärkungslamellen

Info

Publication number: EP0803020A1
Application number: EP95938340A
Authority: EP
Inventors: Urs Meier; Martin Deuring; Gregor Schwegler
Original assignee: Eidgenoessische Materialprufungs und Forschungsanstalt EMPA; EMPA
Current assignee: Eidgenoessische Materialprufungs und Forschungsanstalt EMPA; EMPA
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: DE59503647D1; ATE171240T1; DK0803020T3; EP0803020B1; WO1996021785A1; ES2122696T3; US5937606A; JPH10512635A; AU3977195A

Description

Befestigung von Verstärkungslamellen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ver¬ stärkung an einem längsausgedehnten und/oder flächigen Bau¬ werk oder Bauwerkteil mittels mindestens einer am Bauwerk oder Bauwerkteil oder Mauerwerk schlaff oder vorgespannt an¬ geordneten lamellenartigen Verstärkung, ein für Trägerfunk¬ tionen vorgesehenes Bauwerkteil, verstärkt mit einer Anord¬ nung, ein Mauerwerk mit einer Anordnung sowie ein Verfahren zum Verstärken eines Bauwerkes oder Bauwerkteiles.

Seit vielen Jahren beschäftigen sich Forschung und Praxis mit der nachträglichen Verstärkung von Bauwerken, wie insbesonde¬ re Stahlbetonkonstruktionen und Mauerwerk durch Anlegen einer zusätzlichen Bewehrung. Die Anfänge dieser Technik werden in J.Bresson, "Nouvelles recherches et applications concernant 1 'utilisation des collages dans les structures. Beton pla- que.", Annales ITBTP Nr. 278 (1971), Serie Beton, Beton arme Nr. 115, beschrieben und gehen auf die Sechzigerjähre zurück. Dabei hatte Bresson seine Anstrengungen insbesondere auf die Erforschung der Verbundspannung im Bereich der Verankerungen von aufgeklebten Stahllamellen gerichtet.

Seit rund zwanzig Jahren können somit bestehende Bauwerke, wie Stahlbetonkonstruktionen, wie beispielsweise Brücken, Boden- und Deckenplatten, Längsträger und dergleichen oder aber auch unverstärktes Mauerwerk durch nachträgliches Auf¬ kleben von Stahllamellen verstärkt werden.

Die Verstärkung von Betonbauwerken und Mauerwerk durch Ankle¬ ben von Stahllamellen, mit beispielsweise Epoxidharzklebern, darf heute als Standardtechnik betrachtet werden. Es gibt verschiedene Gründe, die eine Verstärkung notwendig machen:

- Erhöhung der Nutzlast,

- Aenderung des statischen Systems, indem beispielsweise tragende Elemente, wie Stützen, nachträglich entfernt werden oder deren Stützfunktionen reduziert werden,

- Verstärkung von ermüdungsgefährdeten Bauteilen,

- Erhöhung der Steifigkeit,

- Schäden an Tragsystemen bzw. Sanierung bestehender Bau¬ werke und von Mauerwerk, sowie

- Fehlerhafte Berechnung oder Ausführung des Bauwerkes.

Nachträgliche Verstärkungen mit aufgeklebten Stahllamellen haben sich an zahlreichen Bauwerken bewährt, wie beispiels¬ weise in den nachfolgenden Literaturzitaten beschrieben: Lad¬ ner, M. , Weder, Ch. : "Geklebte Bewehrung im Stahlbetonbau", EMPA Dübendorf, Bericht Nr. 206 (1981) ; "Verstärkung von Tragkonstruktionen mit geklebter Armierung", Schweiz. Bauzei¬ tung, Sonderdruck aus dem 92. Jahrgang, Heft 10 (1974); "Die Sanierung der Gizenenbrücke über die Muota", Schweiz. Inge¬ nieur & Architekt, Sonderdruck aus Heft 41 (1980) .

Diese Verstärkungsverfahren weisen jedoch Nachteile auf. Stahllamellen können nur in kurzen Längen geliefert werden, womit nur die Applikation relativ kurzer Lamellen möglich wird. Somit können Lamellenstösse, die gezwungener assen not¬ wendig werden, und damit potentielle Schwachstellen nicht vermieden werden. Die umständliche Handhabung von schweren Stahllamellen auf der Baustelle kann ausserdem bei hohen oder schwer zugänglichen Bauwerken erhebliche ausführungstechni- sehe Probleme verursachen. Zudem besteht beim Stahl, auch bei einer sorgfältigen Korrosionsschutzbehandlung, die Gefahr des seitlichen Unterrostens der Lamellen bzw. der Korrosion an der Grenzfläche zwischen Stahl und Beton, was zum Ablösen und somit dem Verlust der Verstärkung führen kann.

Entsprechend wurde in der Publikation von U. Meier, "Brücken¬ sanierungen mit Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffen", Mate¬ rial + Technik, 15. Jahrgang, Heft 4 (1987), und in der Dis¬ sertation von H.P. Kaiser, Diss. ETH Nr. 8918 der ETH Zürich (1989), vorgeschlagen, die Stahllamellen durch kohlenstoffa¬ serverstärkte Epoxidharzlamellen zu ersetzen. Lamellen aus diesem Werkstoff zeichnen sich durch eine geringe Rohdichte, sehr hohe Festigkeit, ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Es ist also möglich, anstelle der schweren Stahllamellen leichte, dünne, kohlenstoffaserverstärkte Kunststofflamellen zu ver¬ wenden, die quasi endlos im aufgerollten Zustand auf die Bau¬ stelle transportiert werden können. Praktische Ermittlungen ergaben, dass Kohlenstoffaserlamellen von 0,5 mm Dicke eine Zugkraft aufzunehmen vermögen, welche der Fliesskraft einer 3mm dicken FE360 Stahllamelle entspricht.

Auch beim Verstärken von Mauerwerk in seismisch gefährdeten Zonen haben sich die erwähnten Kohlenstoffaserlamellen be¬ stens bewährt. Im Bericht 229 der Eidgenössischen Material- prüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) , Dύbendorf, von G. Schwegler mit dem Titel "Verstärken von Mauerwerk mit Faser¬ verbundwerkstoffen in seismisch gefährdeten Zonen" , wird insbesondere vorgeschlagen, bestehende Mauerwerksschubwände bzw. Wände im Fassadenbereich bei seismisch gefährdeten Ge¬ bäuden nachträglich mit Faserverbundlamellen zu verstärken. Damit können Mauerwerke in bezug auf Schub- und Zugfestig¬ keit, verglichen mit nichtbewehrtem Mauerwerk, entscheidend verstärkt werden. Dabei wird beispielsweise vorgeschlagen, die Verstärkungslamellen diagonal und kreuzweise an einer Schubwand, wie einer Fassadenmauer aufzukleben, wobei es sich gezeigt hat, dass für die Erhöhung des Schubwiderstandes die endständige Lamellenverankerung, beispielsweise in Betonplat- ten, ausschlaggebend ist.

Besondere Beachtung muss in allen geschilderten Fällen der Schubrissbildung im Beton bzw. Mauerwerk geschenkt werden. Auftretende Schubrisse führen zu einem Versatz an der ver¬ stärkten Oberfläche, was in der Regel ein Abschälen bzw. ein Ablösen der Verstärkungslamellen nach sich zieht. Die Schubrissbildung ist somit ebenfalls ein wesentliches Bemes¬ sungskriterium, sowohl in bezug auf die Tragfähigkeit des unverstärkten Bauwerkteils, wie auch auf eine allfällige Ab¬ lösegefahr der nachträglich angeordneten Verstärkungslamel¬ len.

In der internationalen Patentanmeldung WO93/20 296 wird ein Verfahren beschrieben, mittels welchem für Tragfunktionen vorgesehene Bauwerksteile gegen auftretende Schubkräfte ver¬ stärkt werden, indem die oben erwähnten Verstärkungslamellen je im Endbereich aussen einfassend mittels Spannelementen am Bauwerk angepresst werden, um ein Ablösen zu verhindern. Da¬ bei werden die Lamellen so angeordnet, dass der Abstand vom Lamellenende zum Auflager bzw. den endständig bei Schubwänden angeordneten Betonplatten möglichst klein ist. Die Veranke¬ rungszone muss so bemessen sein, dass die Lamellenzugkraft verankert werden kann, und die Weiterleitung der Kraft bis zu einem Auflager bzw. den eine Schubwand einfassenden Beton- platten gewährleistet ist.

In der Praxis hat es sich nun aber gezeigt, dass ein Veran¬ kern der Verstärkungslamellen im Bereich der Auflager infolge Vouten und Absätzen nicht immer möglich ist, was zu einer Vergrösserung des Abstandes führt. Auch bei der Verstärkung von Schubwänden ist es meistens schwierig und aufwendig, die Verstärkungslamellen in den jeweils oben und unten an diesen Wänden angeordneten Betonplatten zu verankern. Im weiteren ist es aus Handlingsgründen auf Baustellen vorteilhaft, wenn Verstärkungslamellen nicht zu lang sein müssen, was sich aber automatisch ergibt, wenn beispielsweise beim Verstärken von Brücken Verstärkungslamellen sich jeweils von Auflager zu Auflager erstrecken müssen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Massnah e vorzuschlagen, mittels welcher mit verkürzten Ver¬ ankerungslängen an Verstärkungslamellen eine weitgehendst gleichbleibende Verstärkung an Bauwerken erzielt werden kann.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Anordnung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst.

Vorgeschlagen wird eine Anordnung zur Verstärkung an einem längsausgedehnten und/oder flächigen Bauwerk oder Bauwerkteil mittels mindestens einer am Bauwerk oder Bauwerkteil schlaff oder vorgespannt angeordneten lamellenartigen Verstärkung, wobei erfindungsgemäss die zur Verstärkung dienende, minde¬ stens eine Lamelle wenigstens an einem Ende in das Bauwerk bzw. Bauwerkteil hineinverlaufend verankert ist.

Dabei wird vorgeschlagen, dass mindestens das eine Lamellen- ende, vorzugsweise wenigstens nahezu stetig gebogen, in das Bauwerk bzw. Mauerwerk hineinverlaufend umgelenkt wird, um im Bauwerk oder Mauerwerk verankert zu werden.

Auf diese Art und Weise ist es möglich auch mit kurzen Ver¬ ankerungslängen eine ähnliche oder beinahe gleiche Verstär¬ kung an einem Bauwerk bzw. Mauerwerk zu erreichen, wie mit längeren Verankerungslängen, welche sich dadurch ergeben, dass die Verstärkungslamelle praktisch von Auflager zu Aufla- ger verläuft und ein Verankern der Lamellenenden jeweils im Bereich der Auflager problemlos möglich ist. Versuche, auf welche nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher eingegangen wird, haben gezeigt, dass Verstärkungsla¬ mellen, welche lediglich um eine relativ kurze Verankerungs- länge über die Lasteneinleitung hinaus am zu verstärkenden Bauwerk angeordnet und erfindungsgemäss in das Bauwerkteil hineinragend verankert worden sind, eine nahezu gleiche Ver¬ stärkung am Bauwerk ergeben, wie wenn das entsprechende La¬ mellenende bis in den Bereich des Auflagers verankert wird.

Das erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnen bzw. Verankern eines Lamellenendes, in das Bauwerk bzw. Mauerwerk hineinra¬ gend, eignet sich selbstverständlich für irgendwelche be¬ kannte Verstärkungslamellen, wie beispielsweise Stahllamel¬ len, Glasfaser- oder Kohlenstoffaser-verstärkte Lamellen, beispielsweise hergestellt mit Epoxidharzen oder Polyester¬ harzen, extrudierte Verstärkungslamellen aus einem Thermo¬ plasten, etc.

Das mindestens eine Ende der Verstärkungslamelle oder auch beide Enden der Verstärkungslamelle sind vorzugsweise stetig gebogen in das Bauwerk hineinverlaufend eingelassen, wobei je das eingelassene Ende mittels Beton und/oder eines Polymer- verstärkten Materials, wie insbesondere eines' Klebstoffes, überdeckt sein kann. Im Falle, beispielsweise von Kohlenstof- faser-verstärkten Epoxidharzen, ist es vorteilhaft einen Ep- oxidmόrtel bzw. ein Epoxidharz-verstärktes Betonpolymer zu verwenden, um das im Mauerwerk bzw. Beton eingelassene Ende der Lamelle zu verankern bzw. zu überdecken.

Selbstverständlich ist es auch möglich das in das Mauerwerk bzw. Betonbauwerk hineinragende Lamellenende zusätzlich, wie in der WO93/20296 vorgeschlagen, mit einem platten-, lamel- len- oder gurtenartigen Element gegen das Bauwerk bzw. das Bauwerkteil zu pressen, um so eine weitere Verstärkung gegen auftretende Schubkräfte zu erreichen. Dazu eignet sich bei¬ spielsweise auch ein das Lamellenende überdeckender Keil.

Anstelle dieser Anpressmittel ist es aber auch möglich, das Lamellenende zusätzlich mittels vorgespannter oder nicht vor¬ gespannter mechanischer Befestigungsmittel, wie insbesondere Schrauben, Nieten, Stiften, Schlaufen, und dgl. im Bauwerk bzw. Bauwerkteil oder Mauerwerk zu verankern.

Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnung eignet sich für ein für Tragfunktionen vorgesehenes Bauwerk bzw. ein Bauwerk- teil, welches mit einer oder mehreren Verstärkungslamellen gegen auftretende Schubkräfte verstärkt wird. Aber auch für die Verstärkung irgendeines Bauwerkes oder eines Mauerwerkes mittels einer oder mehrerer Verstärkungslamellen ist es vor¬ teilhaft, die Lamellenenden, wie erfindungsgemäss vorgeschla¬ gen, in das Bauwerk bzw. Bauwerkteil oder Mauerwerk hinein- verlaufend zu verankern. So ist es beispielsweise möglich beim Verstärken von Mauerwerk in seismisch gefährdeten Zonen mittels GFK-Lamellen die Lamellenenden in das Mauerwerk hin¬ einverlaufend zu verankern, womit die Notwendigkeit entfällt, die Lamellen bis in die je endständig zum Mauerwerk angeord¬ neten Betonplatten bzw. Deckplatten hinein für das Verankern zu verlängern, was eine wesentliche Vereinfachung beim Appli- zieren derartiger Verstärkungslamellεn darstellt.

Für das Verstärken von Bauwerken und Mauerwerk werden im wei¬ teren Verfahren gemäss dem Wortlaut nach einem der Ansprüche 9 oder 10 vorgeschlagen.

Die Erfindung wird nun anschliessend, beispielsweise unter Bezug auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt eine mittels einer Verstärkungslamelle verstärkte Betonbrücke,

Fig. 2 in Seitendraufsieht ein mittels Verstärkungs¬ lamellen verstärktes Mauerwerk bzw. eine Schub- wand, beispielsweise geeignet für ein seismisch ge¬ fährdetes Gebiet,

Fig. 3 im Längsschnitt schematisch dargestellt, das erfindungsgemässe Anordnen und Verankern eines Lamellenendes in das Mauerwerk bzw. Bauwerk hinein- verlaufend,

Fig. 4a schematisch dargestellt im Längs- und im Quer- und 4b schnitt einen Betonträger bzw. eine Versuchs- anordnung, mittels welcher das erfindungsgemässe, endständige Verankern mit konventionell verankertem Lamellenende verglichen wird,

Fig. 5a in Untendraufsicht eine Versuchsanordnung mit und 5b dem Betonträger aus Fig. 4 mit einer konventionell aufgeklebten Verstärkungslamelle,

Fig. 6a eine analoge Versuchsanordnung wie in den Fig. 4 und 6b und 5, jedoch mit einem verlängerten Lamellenende,

Fig. 7a, wiederum die gleiche Versuchsanordnung, wie in 7b und 7c den Fig. 4 bis 6, jedoch mit einem Lamellenende, wie erfindungsgemäss vorgeschlagen in den Betonträger hineinverlaufend verankert, Fig. 8 in Diagrammform die Durchbiegung in den drei Ver¬ suchsanordnungen gemäss den Fig. 5, 6 und 7,

Fig. 9a die Lamellendehnung am Lamellenende bei ver- und 9b schiedenen Kraftstufen und in Trägermitte bei der Versuchsanordnung gemäss Fig. 5,

Fig. 10a die Dehnung am Lamellenende bei verschiedenen und 10b Kraftstufen und in der Trägermitte bei der Ver¬ suchsanordnung gemäss Fig. 6,

Fig. 11a die Dehnung am Lamellenende bei verschiedenen und 11b Kraftstufen und in der Trägermitte bei der erfindungsgemässen Versuchsanordnung gemäss

Fig. 7,

Fig. 12a im Längsschnitt und in Draufsicht schematisch dar- und 12b gestellt eine Methode um ein Lamellenende erfin- dungsgemäss zu verankern,

Fig. 13a im Längsschnitt und in Draufsicht das Anordnen ei- und 13b nes Endverankerungskeils auf einem erfin¬ dungsgemäss verankerten Lamellenende,

Fig. 14a anhand einer Voute im Längsschnitt die Problematik und 14b des Anordnens einer Verstärkungslamelle und die entsprechende erfindungsgemässe Lösung, und

Fig. 15 eine weitere Bauwerksanordnung, welche vorzugs^¬ weise mit einer Verstärkungslamelle, erfindungs¬ gemäss verankert, verstärkt wird.

In Fig. 1 ist schematisch im Längsschnitt eine Stahlbeton^¬ brücke 1 dargestellt, umfassend eine Betonplatte 3, welche durch zwei Pfeiler 5 an den jeweiligen Auflagern 7 aufge¬ stützt bzw. gehalten ist. Infolge Alterung ist diese Beton¬ brücke mittels einer zwischen den beiden Auflagern 7 angeord¬ neten Verstärkungslamelle 10 verstärkt worden. Die Verstär¬ kungslamelle 10 erstreckt sich zwischen den beiden Auflagern 7 und ist in ihrer ganzen Länge, beispielsweise mit einem Epoxidharzkleber aufgeklebt, wobei auch endständig im Bereich A' die Lamelle, wie herkömmlich üblich, an der Betonplatte 3 angeklebt ist. Dabei ist es möglich, wie in der WO93/20296 vorgeschlagen, mittels zusätzlicher Gurten oder Stahlplatten die Lamellenenden zusätzlich zu verankern, bzw. gegen die Betonplatte 3 zu pressen.

In Fig. 2 ist eine Schubwand 11 eines Gebäudes dargestellt, das in einem seismisch gefährdeten Gebiet steht. Dabei ist das Mauerwerk 13 mit seitlich aufgeklebten Verstärkungslamel¬ len 20 verstärkt, wobei die Lamellen üblicherweise endständig in den unterhalb und oberhalb der Schubwand 13 angeordneten Betonplatten bzw. der Boden- und Deckenplatte 15 bzw. 17 ver¬ ankert ist. Dabei wird, beispielsweise im Bereich A" das La¬ mellenende bis in die Betonplatte 17 hineinverlaufend ge¬ führt, um in dieser verankert zu werden. Das Erzeugen dieser Verankerung ist aufwendig und erfordert einen grossen Arbeit¬ saufwand.

In Fig. 3 ist nun erfindungsgemäss dargestellt, wie in den Bereichen A' bzw. A" die Lamellenenden einfacher und wir¬ kungsvoller verankert werden können. Damit wird ermöglicht, dass im Bereich A' das Lamellenende nicht bis nahe an das Auflager 7 zu verlaufen hat und im Bereich A" es nicht zwin¬ gend notwendig ist, dass das Lamellenende bis in die Beton^¬ platte 17 zu verlaufen hat. ie aus Fig. 3 deutlich erkenn¬ bar, verläuft das Lamellenende 22 der Verstärkungslamelle 10 bzw. 20 in die Betonplatte 3 bzw. das Mauerwerk 13 hinein, und ist entsprechend in diesem Bereich durch Beton bzw. Ze¬ mentmörtel überdeckt. Selbstverständlich ist es möglich, die Ueberdeckung 23 auch mittels eines Polymerklebers, wie bei¬ spielsweise eines Epoxidharz-Mörtels oder einer Polyuretan- oder Silikonformulierung auszuführen. Die optimale Wahl des zu verwendenden Materials ist abhängig, beispielsweise vom Werkstoff, aus welchem die Verstärkungslamelle gefertigt ist.

Anhand der nachfolgenden Figuren soll nun gezeigt werden, dass durch das in Fig. 3 schematisch dargestellte Einführen des Lamellenendes in das Bauwerk bzw. in das Mauerwerk hinein eine entscheidende Schubverstärkung am Bauwerk erreicht wer¬ den kann, auch wenn die Lamellenlänge nicht wie üblich gefor¬ dert von Auflager zu Auflager bzw. von Betonplatte zu Beton¬ platte gewählt wird. Insbesondere soll mit der nachfolgend beschriebenen Versuchsanordnung gezeigt werden, dass bei gleicher Lamellenlänge eine Erhöhung der Verstärkung erzielt werden kann, wenn das oder die Lamellenende( -n) in das Bau¬ werk bzw. Bauwerkteil oder Mauerwerk hineinverlaufend ver¬ ankert (wird) werden.

In Fig. 4a ist im Längsschnitt ein Betonträger 3 analog dem¬ jenigen von Fig. 1 dargestellt, welcher für die nachfolgenden Versuchsanordnungen verwendet wird. Dabei liegt Betonträger 3 auf den Auflagern 7 auf und umfasst eine Stahlbewehrung 4. Zusätzlich ist der Betonträger 3 an seiner unteren Seite 8 mittels einer CFK Lamelle 10 verstärkt worden, wobei das eine Ende 11 der Lamelle praktisch bis zum entsprechenden Auflager 7¹ hin verläuft, währenddem das gegenüberliegende Lamellen^¬ ende 13 vom anderen Auflagen 7" beabstandet ist. Fig. 4b zeigt den Betonträger aus Fig. 4a im Querschnitt.

An den in den Fig. 4a und 4b schematisch dargestellten Betonträgern werden nun anhand von verschiedenen Versuchsan- Ordnungen Biegeversuche durchgeführt, wobei an den beiden je mit einem Pfeil angedeuteten Stellen 15 eine Kraft F einge¬ leitet wird.

Die Versuchsanordnung, dargestellt in Fig. 5a, zeigt die Ver¬ stärkungslamelle in Untendraufsicht auf den zu verstärkenden Betonträger 3, wobei das eine Lamellenende 11 sich bis zum Auflager 7' hin erstreckt, währenddem das gegenüberliegende Lamellenende 13' sich um eine Distanz über den entsprechenden Krafteinleitungspunkt 15" hinaus erstreckt. Die Bemassung der Versuchsanordnung ist in der Darstellung von Fig. 5a darge¬ stellt, wobei sich das Lamellenende 13' entsprechend um 20cm über den Krafteinleitungspunkt 15" hinaus erstreckt. In Fig. 5b sind schematisch die Messpunkte 29 dargestellt, welche am Lamellenende 13' zum Ermitteln der auftretenden Kräfte bzw. der auftretenden Dehnung vorgesehen sind. Stelle 24 in Fig. 5a markiert die Mitte des Betonträgers 3, wo ebenfalls eine Messstelle angeordnet ist.

Um ein versagen der Lamelle 10 im Bereich des Endes 11 zu verhindern ist weiter eine nicht dargestellte Anpressplatte vorgesehen. Das Lamellenende 13' ist in herkömmlicher Art und Weise auf die Unterseite des Betonträgers aufgeklebt veran¬ kert.

Fig. 6a und 6b zeigen eine analoge Versuchsanordnung, wobei jedoch das Lamellenende 13" sich um 30cm über den entspre¬ chenden Kraf einleitungspunkt 15" hinaus erstreckt, und somit näher an das entsprechende Auflager 7" hin reicht. Wiederum sind im Bereich des Endes 13" mehrere Messstellen vorgesehen, wie auch mittig an der Stelle 24 am Betonträger 3.

In Fig. 7 ist eine Versuchsanordnung dargestellt, wobei nun das Lamellenende 13'" in das Bauwerkteil hineinverlaufend verankert ist, was in der Längsschnittsdarstellung von Fig. 7c schematisch dargestellt ist. Dabei erstreckt sich das La¬ mellenende 13'" wiederum nur um 20cm über den entsprechenden Krafteinleitungspunkt 15" hinaus, ist also um 10cm mehr beab¬ standet vom entsprechenden Auflager 7", verglichen mit der Versuchsanordnung gemäss Fig. 6a und 6b. Die Verankerung des Lamellenendes 13'" verläuft entlang einer Strecke von 10cm, wobei in Fig. 7c das stetig gebogene, in den Betonträger 3 verlaufende Endstück 13a'" im Längsschnitt schematisch dar¬ gestellt ist. Ueber der Lamelle im Bereich 23 wurde in der Verankerungszone des Endabschnittes 13a'" ein Epoxidharzmör¬ tel aufgetragen. Wiederum in Fig. 7b sind schematisch mehrere Messstellen 29 dargestellt, welche auf der Lamelle 10 ange¬ ordnet worden sind. Ebenfalls an der stelle 24 in der Mitte des Betonträgers 3 wurde eine Messstelle auf der Verstär¬ kungslamelle 10 angeordnet.

Fig. 8 zeigt nun in Diagrammform die Durchbiegung der Ver¬ suchsträger gemessen in Trägermitte mit den drei gemäss den Fig. 5, 6 und 7 verwendeten Versuchsanordnungen. Die Durch¬ biegung δ (mm) ist in Abhängigkeit der an den Stellen 15 ein¬ geleiteten Kraft ( KN) dargestellt, wobei sie durch Biegung getrennt für die drei Versuchsanordnungen dargestellt ist.

In den Fig. 9, 10 und 11 sind jeweils in den entsprechenden Fig. a die Lamellendehnungen am Lamellenende bei verschiede¬ nen Kraftstufen für die drei Versuchsanordnungen von Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, sowie in den jeweiligen Fig. b die Deh¬ nungen in der Trägermitte.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind für die drei Versuchsan¬ ordnungen die gemessenen Tragwiderstände, die mittlere Lamel^¬ lenspannung in Trägermitte, sowie die Versagensart der Träger aufgeführt.

Träger F_maχ[kNm] σ_L(F) [N/mπr] *) Versagen

Fig. 5 65 456(60) Lamellenbeginn

Fig. 6 65 628(65) Lamellenbeginn

Fig. 7 75 1'063 (75) Lamellenbeginn

*) Mittlere Lamellenspannung in Trägermitte

Diskussion der Resultate bzw. der Diagramme gemäss den Fig. 8 bis 11 sowie von Tabelle 1:

Die maximale Last und insbesondere die maximale Lamellendeh¬ nung in der erfindungsgemässen Versuchsanordnung gemäss Fig. 7 konnten gegenüber den Trägern der Versuchsanordnungen 5 und 6 wesentlich gesteigert werden. Die Träger gemäss Fig. 5 und 6 zeigen trotz unterschiedlichen Verankerungsl ngen im Be¬ reich der Enden 13' und 13" ein ähnliches Verhalten. Im mitt¬ leren Trägerbereich werden etwa dieselben Dehnungen regi¬ striert. Jeweils beim Erreichen der Fliesslast scheren die Lamellen vom Lamellenende her ab.

Die Lamelle des Trägers gemäss der erfindungsgemäss vorge^¬ schlagenen Anordnung in Fig. 7 ist am einen Ende 13'" im Be¬ tonträger 3 eingelassen und mit Klebstoff 23 zugedeckt. Die maximalen Lamellendehnungen konnten gegenüber den oben be^¬ schriebenen Versuchen, im Zusammenhang mit den Anordnungen gemäss den Fig. 5 und 6, deutlich gesteigert werden. Dieses Verhalten kann vermutlicherweise wie folgt begründet werden:

- Umlenkung der resultierenden Spannungskomponenten senkrecht zur geklebten Lamelle. Damit wird die Lamelle angepresst, womit im Beton Druckspannungen entstehen. Bei einer entspre¬ chend idealen und optimierten Geometrie des in den Träger 3 hineinverlaufenden Endabschnittes 13a'" kann eine Anpressung der Lamelle an den Träger erzielt werden, die mit der Wirkung der in der internationalen Patentanmeldung WO 93/20296 be¬ schriebenen Querspannung vergleichbar ist.

- Der Klebstoff auf der Lamelle oder ein Anpresskeil gemäss Fig. 3 oder der nachfolgenden Fig. 13a und b verhindert das frühzeitige Ablösen des Lamellenendes, das durch die senkrechte Spannungskomponente, die vom Träger weggerichtet ist, hervorgerufen wird.

Mittels der Versuchsanordnungen in den Fig. 5 bis 7 kann so¬ mit eindrücklich dargestellt werden, dass durch das erfin- dungsgemässe endständige, in das Bauwerk hineinverlaufende Verankern der Verstärkungslamelle eine wesentlich erhöhte Verstärkung am Bauwerk erzielt werden, verglichen mit einer gleich langen oder längeren Verstärkungslamelle, deren ent¬ sprechendes Ende nicht erfindungsgemäss in das Bauwerk hin¬ einverlaufend verankert ist, sondern wie aus dem Stand der Technik bekannt, entlang einer wesentlich längeren Veranke¬ rungsstrecke auf das Bauwerk aufgeklebt bzw. an diesem anlie¬ gend verankert ist.

In den Fig. 12a und 12b ist ein Verfahren schematisch darge¬ stellt, wie das erfindungsgemässe, endständige Verankern ei¬ ner Verstärkungslamelle 10 auf relativ einfache Art und Weise möglich ist. In der Regel ist ein Einschleifen, Einfräsen oder Abschleifen in das Bauwerk hinein nicht möglich, so dass nun, wie in den Fig. 12a und 12b dargestellt, vorgeschlagen wird, das endständige in das Bauwerk-Hineinverlaufen des Ver¬ stärkungslamellenendes 22 mittels sogenannter abgestufter Kernbohrungen zu bewerkstelligen. So werden im endständigen Bereich sogenannte Kernbohrungen 31 mittels beispielsweise einer herkömmlichen Bohrmaschine in den zu verstärkenden Be¬ ton 3 abgestuft hineingetrieben, wobei die erste Bohrung entfernt vom Lamellenende nur eine geringe Tiefe aufweist, währenddem die letzte Kernbohrung 31 im Bereich des Lamellen- endes eine grosse Tiefe aufweist. Derartige Kernbohrungen können beispielsweise einen Lochdurchmesser von 10 oder mehr cm aufweisen, je nach dem, wie breit die zu verankernde Ver¬ stärkungslamelle 10 ist. Nach dem in das Bauwerk hineinver¬ laufende Anordnen des Lamellenendes 22 kann erneut, wie be¬ reits in Fig. 3 dargestellt, ein Verankerungskeil 23 angeord¬ net werden.

Ein derartiger Verankerungskeil ist ebenfalls in den Fig. 13a und 13b dargestellt, wobei nun zusätzlich Befestigungsmittel 33 angeordnet sind, wobei es sich beispielsweise um Schrau¬ ben, Bolzen, Schlaufen, etc. handeln kann. Mittels dieser Befestigungsmittel 33 wird die Verankerungswirkung des Keils 23 auf das Lamellenende 22 zusätzlich verstärkt. Dabei zeigt Fig. 13a den Keil 23 im Längsschnitt, währenddem Fig. 13b eine Draufsicht auf den Keil 23 darstellt.

In den Fig. 14a und 14b ist eine Betonkonstruktion 32 darge¬ stellt, wie beispielsweise eine Tragkonstruktion bei Galerien oder Einstellhallen, bei welcher Konstruktion die Deckenplat¬ te 35 und die Seitenwandung 37 über eine sogenannte Voute 39 im Eckbereich miteinander verbunden sind. Falls nun die Un¬ terseite der Decke 35 mittels einer Verstärkungslamelle 10 zu verstärken ist, zeigt sich in Fig. 14a deutlich, dass ein Verankern des Lamellenendes 13 im Bereich der Voute ungünstig ist, da beim Auftreten von Zugkräften auf die Verstärkungsla^¬ melle 10 diese im Eckbereich 36 abgelöst wird. Aus diesem Grunde wird, wie in Fig. 14b dargestellt, erfin- dungsgemäss vorgeschlagen, die Verstärkungslamelle 34 bzw. deren Ende 22 im Eckbereich 36 in die Betondecke 35 hinein¬ verlaufend zu verankern. Beim Belasten der Betondecke 35 wird die infolge des Biegemoments resultierende Zugspannungskompo¬ nente auf die Lamelle im Endbereich der Lamelle in die Decke hinein umgelenkt, womit das Lamellenende 22 nicht abgelöst wird.

Fig. 15 schlussendlich zeigt eine weitere Bauwerksanordnung, beispielsweise erneut eine Tragkonstruktion, umfassend eine Betondecke 41 sowie eine Trennwand oder einen Längspfeiler 43, wobei erneut die Decke 41 mittels einer Verstärkungsla¬ melle 10 verstärkt ist. Im Eckbereich 45, zwischen Decke 41 und Pfeiler 43, ist erfindungsgemäss das Lamellenende 22 in die Decke hinein verlaufend verankert.

Anhand der in Fig. 15 eingezeichneten Hilfslinie 53 wird der Verlauf des Biegemoments in bezug auf das Bauwerkteil bzw. auf die durch die Decke verlaufende Systemmittelebene 47 dar¬ gestellt. Dabei zeigt sich deutlich das Durchlaufen eines Nullpunktes im Abstand x vom Pfeiler 43 nahe im Eckbereich 45 und eine anschliessende starke Zunahme. Durch das erfindungs¬ gemässe Verankern des Lamellenendes 22 im Abstandsbereich x, wo keine Zugkraft auftritt, ist es möglich bereits beginnend vom Nullpunkt die anschliessend entstehende Zugspannung durch die Verstärkungslamelle 10 voll aufzufangen. Im Falle, dass die Verstärkungslamelle 10, wie herkömmlich aufgeklebt, im Eckbereich 45 verankert wäre, wäre ein Auffangen der entste^¬ henden Zugspannung erst in einem Abstand grösser x vom Eckbe^¬ reich 45 möglich, womit die Gefahr des Abscherens der Lamelle 10 von der Betondecke 41 gegeben ist. Die Fig. 1 bis 15 dienen lediglich der näheren Erläuterung und Veranschaulichung des erfindungsgemässen Gedankens und eine erfindungsgemäss vorgeschlagene, endständige Verankerung von Verstärkungslamellen kann selbstverständlich auf x-belie¬ bige Art und Weise gewählt werden. Auch der für die Verstär¬ kungslamellen verwendete Werkstoff kann x-beliebig sein, so kann eine Lamelle aus Eisenblech, Stahl, Aluminium, einem verstärkten Polymer, wie insbesondere GFK verstärktem Epoxid¬ harz, usw. bestehen. Erfindungswesentlich ist die Tatsache, dass eine an einem Bauwerk oder Mauerwerk auf- oder ange¬ brachte Verstärkungslamelle wenigstens mit einem Ende in das Bauwerk bzw. Mauerwerk hineinverlaufend verankert ist, ob dabei ein Verstärkungskeil verwendet wird oder nicht ist nicht primär wesentlich und richtet sich nach den Anforde¬ rungen und den Oertlichkeiten.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verstärkung an einem längsausgedehnten und- /oder flächigen Bauwerk (3) oder Bauwerkteil oder einem Mau¬ erwerk (13) mittels mindestens einer am Bauwerk, Bauwerkteil oder Mauerwerk schlaff oder vorgespannt angeordneten lamel¬ lenartigen Verstärkung (10, 20), dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verstärkung dienende, mindestens eine Lamelle wenig¬ stens an einem Ende (13'", 23) in das Bauwerk, Bauwerkteil bzw. das Mauerwerk hineinverlaufend verankert ist.

2. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Lamellenende gebogen umgelenkt in das Bau¬ werk hineinverlaufend verankert ist.

3. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lamelle zum Verstärken des Bauwerkes, Bauwerkteils oder Mauerwerks mit mindestens einem Ende der Lamelle weitgehendst stetig gebogen in das Bauwerk bzw. Mauerwerk verlaufend eingelassen ist, wobei das eingelassene Ende mittels Beton, Zement, Mörtel und/oder einem Polymer-verstärkten Materials, wie insbesonde¬ re einem Klebstoff, überdeckt ist.

4. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verstär¬ kungslamelle aus einem metallartigen Material, wie insbeson¬ dere Eisen, Stahl, Aluminium oder einem verstärkten Kunst¬ stoff, wie insbesondere einem Glas-, Kohlenstoff-, Aramid-, etc. faserverstärkten Polymer, besteht.

5. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Bauwerk bzw. Bau¬ werksteil oder Mauerwerk hineinverlaufende Lamellenende zu- sätzlich mit einem keil-, platten- oder lamellen- bzw. gur- tenartigen Element gegen das Bauwerk oder Mauerwerk gepresst wird.

6. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenende zusätzlich mit¬ tels mechanischer Befestigungsmittel, wie insbesondere Schrauben, Nieten, Stiften und dgl. , im Bauwerk oder Mauer¬ werk verankert ist.

7. Für Trägerfunktionen vorgesehenes Bauwerkteil, verstärkt mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Mauerwerk mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

9. Verfahren zum Verstärken eines längsausgedehnten und/oder flächigen Bauwerkes, Bauwerkteils oder Mauerwerks mittels mindestens einer am Bauwerk bzw. Mauerwerk schlaff oder vor¬ gespannt angeordneten lamellenartigen Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lamellenenden um¬ gelenkt in das Bauwerk bzw. Bauwerkteil oder Mauerwerk hin¬ einverlaufend angeordnet wird.

10. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das in das Bauwerk oder Mauerwerk verlaufende Lamellenende mittels Beton, Zementmörtel und/oder eines ver¬ stärkten Polymers, wie Polymerbeton oder eines Klebstoffmate¬ rials überdeckt wird.

11. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das umgelenkte Lamellenende mittels eines Keils, mittels einer Platte oder mittels lamellen- oder gur- tenartigen Elementen gegen das Bauwerk oder Mauerwerk ge¬ presst bzw. getrieben wird.