EP0954660A1 - Flachband-lamelle zur verstärkung von bauteilen sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Flachband-lamelle zur verstärkung von bauteilen sowie verfahren zu deren herstellung

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EP0954660A1
EP0954660A1 EP98907958A EP98907958A EP0954660A1 EP 0954660 A1 EP0954660 A1 EP 0954660A1 EP 98907958 A EP98907958 A EP 98907958A EP 98907958 A EP98907958 A EP 98907958A EP 0954660 A1 EP0954660 A1 EP 0954660A1
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EP
European Patent Office
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lamella
fibers
flat strip
binder matrix
angle
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EP98907958A
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English (en)
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Alexander Bleibler
Ernesto Schümperli
Werner Steiner
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Sika Schweiz AG
Sika AG
Original Assignee
Sika AG
Sika AG Vorm Kaspar Winkler and Co
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Publication date
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Application filed by Sika AG, Sika AG Vorm Kaspar Winkler and Co filed Critical Sika AG
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    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
    • Y10T428/249942—Fibers are aligned substantially parallel

Definitions

  • the invention relates to a flat strip lamella for reinforcing load-bearing or load-transmitting components, which has a composite structure made up of a plurality of flexible or pliable support fibers aligned parallel to one another and a binder matrix that connects the support fibers in a shear-resistant manner, and which is broadly attached to the surface of the by means of an adhesive reinforcing component is attachable.
  • the invention further relates to a method for producing such flat ribbon slats.
  • Reinforcement slats of this type are known, for example, from WO 96/21785.
  • the reinforcement slats are used there on elongated and / or flat structural parts.
  • the binder matrix which consists of a rigid elastic thermoset, for example made of epoxy resin, does not permit any bends with small radii of curvature, so that hanger-like reinforcements which have passed over a component edge have heretofore not been possible hereby.
  • Bow-shaped reinforcements are required, for example, to ensure the connection between the compression and tensile zones in reinforced concrete beams and reinforced concrete slab beams and to avoid shear and transverse cracks. Proceeding from this, the object of the invention is to develop a flat strip lamella which enables components to be reinforced across edges. Another object of the invention is the development of methods for the production of such flat ribbon slats.
  • a prefabricated angled lamella which has two lamella limbs which are integrally connected to one another in the region of a transverse edge running transversely to the longitudinal extent of the supporting fibers and enclose a defined angle of 30 ° to 150 °. Since the component edges to be reinforced are predominantly rectangular, the lamella legs form an angle of 90 ° with one another. In order to be able to transmit tensile forces across the transverse edge without risk of breakage, the transverse edge between the lamella limbs is expediently curved with a radius of curvature of 5 to 50 mm, preferably 15 to 30 mm.
  • telmatrix initially elongated flat strip lamella, at least in an intermediate area at a temperature above the glass transition point, for example at a temperature of 300 'C to 600 ° C, with the formation of two lamella legs connected to one another via a transverse edge and enclosing an angle and subjected to a bending pressure and then cooled to the lower operating temperature while temporarily maintaining the pressing force.
  • Another method according to the invention for producing the angle lamellae is that a fiber strand consisting of supporting fibers is spirally wound onto a support body with a preferably square or rectangular outline and fixed to it in the wound state, that the wound fiber strand forms a liquid with the binder matrix Resin is impregnated so that the synthetic resin is cured to form a composite material tube, preferably in the form of a square tube, and that the composite material tube is separated several times transversely and lengthwise, if appropriate after removal of the support body, with the formation of the angled lamellas with supporting fibers running in the direction of their longitudinal extension.
  • a third variant of the method according to the invention for the production of the angled lamellae consists in the fact that a strand or a fabric made of supporting fibers into a casting mold with a cross-sectionally angular cavity, that liquid binder resin is injected or poured into the cavity soaking the supporting fibers, that the binder resin is preferably cured under the action of pressure and heat and that the finished angles formed are then lamellae are removed from the mold.
  • the angled lamellae according to the invention can be used for the shear reinforcement, tensile reinforcement or kink protection of reinforced concrete beams, supports or beams, the two mutually angled legs being glued over a component edge to two component surfaces enclosing a corresponding angle by means of an adhesive layer.
  • a second flat strip lamella which is to be connected to the relevant component surface, can be glued overlapping on at least one of the two lamella limbs by means of an adhesive layer.
  • This means that a plurality of flat strip lamellae can also be glued to one another and to the component surfaces at their free leg ends, forming a closed lamellar ring comprising the component.
  • the binder matrix be exposed in at least one intermediate area while exposing the supporting fibers to remove.
  • the exposed carrier fibers can be bent over a preferably rounded solid or component edge and, in this state, a liquid or pasty, curable plastic can be applied to them in the area of the exposed carrier fibers.
  • the hardening plastic stabilizes the exposed carrier fibers in their bent state over the edge.
  • the supporting fibers are expediently designed as carbon fibers, which are distinguished by a high modulus of elasticity.
  • the carrier fibers can also contain or consist of ara- mit fibers, glass fibers, polypropylene fibers and the like.
  • the binder matrix and the plastic subsequently applied to the exposed carrier fibers suitably consist of a thermoset, for example of epoxy resin, polyurethane resin, acrylic resin or polyester resin.
  • the lamella which initially has a continuous binder matrix, is heated to the decomposition temperature of the binder in at least one defined intermediate region, and the binder matrix is removed while exposing the carrier fibers.
  • the flat strip lamella is heated in the intermediate area to temperatures between 300 ° C. and 750 ° C. Then the flat strip lamella is in the intermediate area around a solid body. edge or a component edge bent and soaked before or after with the curable, preferably made of epoxy resin.
  • the flat strip slats according to the invention can be used for shear reinforcement, tensile reinforcement or buckling protection of reinforced concrete beams, supports or beams, in which the flat strip slats with their intermediate areas freed from the binder matrix are bent around the edges of the components concerned and in their bending state with a hardenable one Plastic are applied. If the radius of curvature of the edges is too small, the components can be equipped at their edges with a rounding part which increases the radius of curvature before the flat strip lamella is attached.
  • Figures la and b are a plan view and a side view of a reinforcing lamella with a binder-free, flexible intermediate area.
  • Figure 2 shows a section through a reinforced concrete slab with a bow-shaped bent reinforcing lamella.
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2; 4 shows a section of a component with a sharp-edged corner and a rounded-off part in a sectional view corresponding to FIG. 3;
  • 6a to c show a diagram for explaining a method for the production of angle lamellae according to FIG. 5;
  • FIG. 7a to c show three sectional views corresponding to FIG. 2 to illustrate the use of the angle lamellae according to FIG. 5 in the reinforcement of components.
  • the flat strip lamella 10 shown in FIGS. La and b is intended for the subsequent reinforcement of components 12, such as reinforced concrete structures and masonry. It is fastened with its one broad side 14 to the surface of the component 12 with the aid of an adhesive 16, which preferably consists of epoxy resin, and is additionally anchored with its free ends 18 in recesses 20 of the component 12 with the aid of adhesive or mortar.
  • an adhesive 16 which preferably consists of epoxy resin
  • the component 12 according to FIGS. 2 and 3 is exemplary as
  • Slab beams made of reinforced concrete in which the lamella 10 extends in a bow-like manner over the web 22 of the component 12 and thereby over the corner edges 24 of the web 22 is bent.
  • the flat ribbon amelle consists of a composite structure made up of a plurality of flexible or pliable support fibers 26 made of carbon, which are aligned parallel to one another, and of a binder matrix 28 made of epoxy resin which connects the support fibers in a shear-resistant manner.
  • the binder matrix 28 ensures that the flat strip lamella is relatively stiff and therefore cannot be bent over the corner edges 24 in principle.
  • the binder matrix 28 is removed in an intermediate region 30 under the action of a temperature of approx. 650 ° C., so that the flexible or pliable support fibers 26 are exposed.
  • the flat strip lamella in the intermediate region 30 can be bent by 90 ° over the rounded corner edge 24 and stabilized in the bending position by impregnation with a hardenable plastic.
  • the supporting fibers 26 in the intermediate area 30 can also be soaked with the curable plastic before assembly and then bent over the corner edge 24 when the plastic is still soft.
  • the flat strip lamella 10 is fastened to a component 12 with a sharp-edged corner edge 24. Since the radius of curvature of the flat strip lamella in the intermediate region 30 must not be less than a certain minimum, a rounded part 32 is, for example, on the corner edge 24 made of plastic, which overlaps the corner edge and has an enlarged radius of curvature towards the outside.
  • the flat strip lamella shown in FIG. 5 is designed as a prefabricated angle lamella 110, which is also intended for reinforcing load-bearing or load-transmitting components 112.
  • the angled lamella 110 has two lamella legs 134 which are integrally connected to one another in the region of a rounded transverse edge 130 which runs transversely to the longitudinal extension of the supporting fibers 126 and form an angle of 90 ° with one another.
  • the radius of curvature in the area of the transverse edge is, for example, 5 to 50 mm.
  • a first preparation variant consists in that an elongated flat strip lamella having a continuous binder matrix in which the transverse edge 130 forming space of the interconnected at a temperature above the glass transition point of the binder matrix temperature (300 to 600 * C in epoxy resin) to form on the transverse edge 130, an angle enclosing lamella legs 134 exposed to a bending pressure and then cooled to the operating temperature while temporarily maintaining the pressing force.
  • FIG. 6a to c Another manufacturing variant is shown in FIG. 6a to c explains: A strand of a plurality of carbon fibers 126 aligned parallel to one another is wound onto a support body 136 with a square cross-section and fixed in the wound-up state on the support body 136 (FIG. 6a). The wound fiber strand is then impregnated with liquid synthetic resin to form a binder matrix. After the synthetic resin has hardened, a composite material tube 140 is formed which is designed as a square tube and can be removed from the support body 36 (FIG. 6b). The square tube can then be cut along the cutting lines 142 and 144 so that angular lamellae 110 are formed (FIG. 6c), in which the supporting fibers 126 extend over the edge 130 in the direction of their longitudinal extent in the sense of FIG. 5.
  • the corner slats 110 can be used to reinforce load-bearing or load-transmitting components 112, the two legs being angled relative to one another
  • the invention relates to a flat strip lamella for reinforcing load-bearing or load-transmitting components.
  • It has a composite structure made up of a plurality of flexible or pliable support fibers 26 aligned parallel to one another and a binder matrix 28 which connects the support fibers in a shear-resistant manner and can be fastened to the surface of the component 12 to be reinforced by means of an adhesive 16.
  • a binder matrix 28 which connects the support fibers in a shear-resistant manner and can be fastened to the surface of the component 12 to be reinforced by means of an adhesive 16.
  • the binder matrix 28 is removed in at least one intermediate region 30 with exposure of the carrier fibers 26 and that the exposed carrier fibers are used to stabilize the bent Condition with a liquid or pasty, curable plastic.

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Description

Flachband-Lamelle zur Verstärkung von Bauteilen sowie Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Flachband- Lamelle zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bauteilen, die eine Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern und einer die Tragfasern schubfest miteinander verbindenden Bindemittelmatrix aufweist, und die mittels eines Klebers breitseitig an der Oberfläche des zu verstärkenden Bauteils befestigbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung derartiger Flachband-Lamellen.
Verstärkungslamellen dieser Art sind beispielsweise bekannt aus der WO 96/21785. Die Verstärkungslamellen werden dort an langgestreckten und/oder flächigen Bau- werkteilen eingesetzt. Die aus einem steifelastischen Duroplast, beispielsweise aus Epoxidharz bestehende Bindemittelmatrix läßt keine Biegungen mit kleinen Biegungsradien zu, so daß über eine Bauteilkante hinweg geführte, bügelartige Verstärkungen hiermit bisher nicht möglich waren. Bügeiförmige Bewehrungen werden beispielsweise benötigt, um bei Stahlbetonbalken und Stahlbetonplattenbalken den Zusammenhang zwischen der Druck- und Zugzone zu sichern und Schub- und Querrisse zu vermeiden. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flachband- Lamelle zu entwickeln, die eine kantenübergreifende Verstärkung von Bauteilen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung derartiger Flachband-Lamellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1, 4, 11, 12, 13 angegebenen Merkmalskombina- tionen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer ersten Erfindungsvariante wird eine vorge- fertigte Winkellamelle vorgeschlagen, die zwei im Bereich einer quer zur Längserstreckung der Tragfasern verlaufenden Querkante einstückig miteinander verbundene, einen definierten Winkel von 30° bis 150° miteinander einschließende Lamellenschenkel aufweist. Da die zu verstärkenden Bauteilkanten überwiegend rechtwinklig ausgebildet sind, schließen die Lamellenschenkel einen Winkel von 90° miteinander ein. Um über die Querkante hinweg Zugkräfte ohne Bruchgefahr übertragen zu können, wird die Querkante zwischen den Lamellenschenkeln, zweckmäßig mit einem Krümmungsradius von 5 bis 50 mm, vorzugsweise 15 bis 30 mm, gekrümmt ausgebildet.
Für die Herstellung derartiger Winkellamellen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die eine durchgehende Bindemit- telmatrix aufweisende, zunächst langgestreckte Flachband-Lamelle zumindest in einem Zwischenbereich bei einer oberhalb des Glasumwandlungspunkts liegenden Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur von 300 'C bis 600 °C, unter Bildung zweier über eine Querkante miteinander verbundener, einen Winkel miteinander einschließender Lamellenschenkel einer Biegepressung ausgesetzt und anschließend unter zeitweiliger Aufrechterhaltung der Preßkraft auf die niedrigere Gebrauchstem- peratur abgekühlt wird.
Eine weitere erfindungsgemäße Verfahrensweise zur Herstellung der Winkellamellen besteht darin, daß ein aus Tragfasern bestehender Faserstrang auf einen Stützkör- per mit vorzugsweise quadratischem oder rechteckigem Umriß spiralig aufgewickelt und an diesem im aufgewickelten Zustand fixiert wird, daß der aufgewickelte Faserstrang unter Bildung der Bindemittelmatrix mit einem flüssigen Kunstharz getränkt wird, daß das Kunst- harz unter Bildung einer vorzugsweise als Vierkantrohr ausgebildeten Verbundmaterialrohres ausgehärtet wird, und daß das Verbundmaterialrohr gegebenenfalls nach Entfernen des Stützkörpers unter Bildung der Winkellamellen mit über Eck in Richtung ihrer Längserstreckung verlaufenden Tragfasern mehrfach quer und längs aufgetrennt wird.
Eine dritte erfindungsgemäße Verfahrensvariante zur Herstellung der Winkellamellen besteht darin, daß daß ein Strang oder ein Gewebe aus Tragfasern in eine Gießform mit im Querschnitt winkelförmiger Kavität über Eck eingelegt wird, daß in die Kavität flüssiges Bindemittel - harz unter Tränken der Tragfasern eingespritzt oder eingegossen wird, daß das Bindemittelharz vorzugsweise un- ter Einwirkung von Druck und Wärme ausgehärtet wird und daß anschließend die dabei gebildeten fertigen Winkel - lamellen aus der Gießform entnommen werden.
Die erfindungsgemäßen Winkellamellen können zur Schub - Verstärkung, Zugverstärkung oder Knicksicherung von Stahlbetonträgern, -stützen oder -balken verwendet werden, wobei die beiden gegeneinander abgewinkelten Schenkel über eine Bauteilkante hinweg an zwei, einen entsprechenden Winkel miteinander einschließenden Bau- teilflächen mittels einer KlebstoffSchicht aufgeklebt werden. Zur Verlängerung der Verstärkungslamelle kann an mindestens einem der beiden Lamellenschenkel eine zweite, mit der betreffenden Bauteilfläche zu verbindende Flachband- Lamelle mittels einer Kleberschicht überlappend angeklebt werden. Damit können auch mehrere Flachband- Lamellen an ihren freien Schenkelenden unter Bildung eines das Bauteil umfassenden geschlossenen Lamellenrings überlappend miteinander und mit den Bauteilflächen verklebt werden.
Damit auch eine vorgefertigte, langgestreckte Flachband-Lamelle über Bauteilkanten geführt werden kann, wird gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Bindemittelmatrix in mindestens einem Zwischenbereich unter Freilegung der Tragfasern zu entfernen. Die freigelegten Tragfasern können über eine vorzugsweise abgerundete Festkörper- oder Bauteil - kante gebogen und in diesem Zustand im Bereich der freigelegten Tragfasern mit einem flüssigen oder pastö- sen, aushärtbaren Kunststoff beaufschlagt werden. Der aushärtende Kunststoff stabilisiert die freigelegten Tragfasern in ihrem über die Kante gebogenen Zustand.
Die Tragfasern sind zweckmäßig als Kohlenstoffasern ausgebildet, die sich durch einen hohen Elastizitätsmodul auszeichnen. Die Tragfasern können aber auch Ara- mitfasern, Glasfasern, Polypropylenfasern und dergleichen enthalten oder aus diesen bestehen.
Die Bindemittelmatrix und der nachträglich auf die freigelegten Tragfasern aufgebrachte Kunststoff besteht zweckmäßig aus einem Duroplast, beispielsweise aus Epoxidharz, Polyurethanharz, Acrylharz oder Polyesther- harz .
Zur Herstellung der Flachband- Lamellen mit biegsamem Zwischenbereich wird die zunächst eine durchgehende Bindemittelmatrix aufweisende Lamelle in mindestens einem definierten Zwischenbereich auf Zersetzungstempera- tur des Bindemittels erhitzt und dabei die Bindemittelmatrix unter Freilegung der Tragfasern entfernt. Bei Verwendung von Epoxidharz als Bindemittel wird die Flachband- Lamelle in dem Zwischenbereich auf Temperaturen zwischen 300 'C und 750 "C erhitzt. Sodann wird die Flachband- Lamelle im Zwischenbereich um eine Festkörper- kante oder eine Bauteilkante gebogen und zuvor oder danach mit dem aushärtbaren, vorzugsweise aus Epoxidharz bestehenden Kunststoff getränkt.
Die erfindungsgemäßen Flachband- Lamellen können zur Schubverstärkung, Zugverstärkung oder Knicksicherung von Stahlbetonträgern, -stützen oder -balken verwendet werden, bei denen die Flachband- Lamellen mit ihren von der Bindemittelmatrix befreiten Zwischenbereichen um die Kanten der betreffenden Bauteile gebogen und in ihrem Biegezustand mit einem aushärtbaren Kunststoff beaufschlagt werden. Wenn der Krümmungsradius der Kanten zu klein ist, können die Bauteile an ihren Kanten mit einem den Krümmungsradius vergrößernden Abrundungsteil bestückt werden, bevor die Flachband- Lamelle angebracht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. la und b eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Verstärkungslamelle mit bindemittelfreiem, biegsamem Zwischenbereich;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Stahlbeton- Plattenbalken mit bügeiförmig gebogener Verstärkungslamelle;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2; Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Bauteil mit scharfkantiger Ecke und aufgesetztem Abrundungsteil in einer Schnittdarstellung entsprechend Fig. 3;
Fig. 5 eine als Winkellamelle ausgebildete Flachband- Lamelle in schaubildlicher Darstellung;
Fig. 6a bis c ein Schema zur Erläuterung eines Verfah- rens für die Herstellung von Winkellamellen gemäß Fig. 5;
Fig. 7a bis c drei Schnittdarstellungen entsprechend Fig. 2 zur Veranschaulichung der Anwendung der Winkellamellen gemäß Fig. 5 bei der Verstärkung von Bauteilen.
Die in Fig. la und b dargestellte Flachband- Lamelle 10 ist zur nachträglichen Verstärkung von Bauteilen 12, wie Stahlbetonkonstruktionen und Mauerwerk bestimmt. Sie ist mit ihrer einen Breitseite 14 mit Hilfe eines vorzugsweise aus Epoxidharz bestehenden Klebers 16 an der Oberfläche des Bauteils 12 befestigt und zusätzlich mit ihren freien Enden 18 in Ausnehmungen 20 des Bau- teils 12 mit Hilfe von Kleber oder Mörtel verankert.
Das Bauteil 12 nach Fig. 2 und 3 ist beispielhaft als
Plattenbalken aus Stahlbeton ausgebildet, bei welchem die Lamelle 10 sich bügelartig über den Steg 22 des Bauteils 12 erstreckt und dabei über die Eckkanten 24 des Stegs 22 gebogen ist.
Die Flachband- amelle besteht aus einer Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichte- ten biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern 26 aus Kohlenstoff und aus einer die Tragfasern schubfest miteinander verbindenden Bindemittelmatrix 28 aus Epoxidharz. Die Bindemittelmatrix 28 sorgt dafür, daß die Flachband- Lamelle relativ steif ist und daher grund- sätzlich nicht über die Eckkanten 24 gebogen werden kann. Um die Lamelle 10 dennoch über die Eckkanten 24 biegen zu können, wird in einem Zwischenbereich 30 die Bindemittelmatrix 28 unter der Einwirkung einer Temperatur von ca. 650 °C entfernt, so daß die biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern 26 freigelegt werden. Auf diese Weise läßt sich die Flachband-Lamelle im Zwischenbereich 30 über die abgerundete Eckkante 24 um 90° biegen und durch Tränken mit einem aushärtbaren Kunststoff in der Biegelage stabilisieren. Die Tragfasern 26 im Zwischenbereich 30 können auch vor der Montage mit dem aushärtbaren Kunststoff getränkt und anschließend im noch weichen Zustand des Kunststoffes über die Eckkante 24 gebogen werden.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Flachband- Lamelle 10 an einem Bauteil 12 mit scharfkantiger Eckkante 24 befestigt. Da der Krümmungsradius der Flachband- Lamelle in dem Zwischenbereich 30 ein bestimmtes Mindestmaß nicht unterschreiten darf, ist auf die Eckkante 24 ein Abrundungsteil 32 beispielsweise aus Kunststoff aufgesetzt, das die Eckkante übergreift und nach außen hin einen vergrößerten Krümmungsradius aufweist.
Die in Fig. 5 dargestellte Flachband-Lamelle ist als vorgefertigte Winkellamelle 110 ausgebildet, die ebenfalls zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder last- übertragenden Bauteilen 112 bestimmt ist. Die Winkel - lamelle 110 weist zwei im Bereich einer quer zur Längs - erstreckung der Tragfasern 126 verlaufenden, abgerundeten Querkante 130 einstückig miteinander verbundene, einen Winkel von 90° miteinander einschließende Lamellenschenkel 134 auf. Der Krümmungsradius im Bereich der Querkante beträgt beispielsweise 5 bis 50 mm. Für die Herstellung der Winkellamellen 110 gibt es verschiedene Möglichkeiten:
Eine erste Herstellungsvariante besteht darin, daß eine langgestreckte Flachbandlamelle mit durchgehender Bin- demittelmatrix in dem die Querkante 130 bildenden Zwischenraum bei einer oberhalb des Glasumwandlungspunktes der Bindemittelmatrix liegenden Temperatur (300 bis 600 *C bei Epoxidharz) unter Bildung der über die Querkante 130 miteinander verbundenen, einen Winkel miteinander einschließenden Lamellenschenkel 134 einer Biegepressung ausgesetzt und anschließend unter zeitweiliger Aufrechterhaltung der Preßkraft auf Gebrauchstemperatur abgekühlt wird.
Eine weitere Herstellungsvariante wird anhand der Fig. 6a bis c erläutert: Ein Strang aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten Kohlenstoffasern 126 wird auf einen Stützkörper 136 mit quadratischem Querschnitt aufgewickelt und im aufgewickelten Zustand am Stützkörper 136 fixiert (Fig. 6a) . Sodann wird der aufgewickelte Faserstrang unter Bildung einer Bindemittelmatrix mit flüssigem Kunstharz getränkt. Nach dem Aushärten des Kunstharzes entsteht ein als Vierkantrohr ausgebildetes Verbundmaterialrohr 140, das vom Stütz - körper 36 abgenommen werden kann (Fig. 6b). Das Vierkantrohr kann sodann entlang den Schnittlinien 142 und 144 so aufgetrennt werden, daß Winkellamellen 110 entstehen (Fig. 6c), bei denen die Tragfasern 126 im Sinne der Fig. 5 über die Kante 130 hinweg in Richtung ihrer Längserstreckung verlaufen.
Wie aus den Fig. 7a bis c zu ersehen ist, können die Ecklamellen 110 zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bauteilen 112 verwendet werden, wobei die beiden gegeneinander abgewinkelten Schenkel
134 an zwei einen entsprechenden Winkel miteinander einschließenden Oberflächen des Bauteils 112 über deren Eckkanten 124 hinweg mittels einer nicht dargestellten KlebstoffSchicht angeklebt werden. Zur Verlängerung der Verstärkungsstrecke können die Schenkelenden miteinander (Fig. 7a und c) oder mit den Enden langgestreckter Flachbandlamellen 111 verklebt werden. Wie aus Fig. 7c zu ersehen ist, kann auf diese Weise auch ein das Bauteil 112 umschließender geschlossener Verstärkungsring erzeugt werden. Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung betrifft eine Flachband- Lamelle zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bautei- len. Sie weist eine Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern 26 und einer die Tragfasern schubfest miteinander verbindenden Bindemittelmatrix 28 auf und ist mittels eines Klebers 16 breitseitig an der Oberfläche des zu verstärkenden Bauteils 12 befestigbar. Um die durch die Bindemittelmatrix steifelastische Flachband- Lamelle auch über Eckkanten eines Bauteils 12 biegen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Bindemittelmatrix 28 in mindestens einem Zwischenbereich 30 unter Freilegung der Tragfasern 26 entfernt wird und daß die freigelegten Tragfasern zur Stabilisierung des abgebogenen Zustands mit einem flüssigen oder pastösen, aushärtbaren Kunststoff beaufschlagt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Flachband- amelle zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bauteilen, die eine Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten, biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern (26,126) und einer die Tragfasern schubfest miteinander verbindenden Bindemittelmatrix (28) aufweist, und die mittels eines Kle- bers (16,116) breitseitig an der Oberfläche des zu verstärkenden Bauteils (12,112) befestigbar ist, gekennzeichnet durch eine vorgefertigte Winkella - melle (110) , die zwei im Bereich einer quer zur Längserstreckung der Tragfasern (126) verlaufenden Querkante (130) einstückig miteinander verbundene, einen definierten Winkel von 30° bis 150° miteinander einschließende Lamellenschenkel (134) aufweist.
2. Flachband- Lamelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Lamellenschenkel einen Winkel von
90° miteinander einschließen.
3. Flachband- Lamelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkante (130) zwischen den Lamellenschenkeln (134) einen Krümmungsradius von 5 bis 50 mm, vorzugsweise von 15 bis 30 mm aufweist.
4. Flachband-Lamelle zur Verstärkung von lastaufneh- menden oder lastübertragenden Bauteilen, die aus eine Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten, biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern (26) und einer die Tragfasern schubfest miteinander verbindenden Bindemit- telmatrix (28) aufweist, und die mittels eines Klebers (16) breitseitig an der Oberfläche des zu verstärkenden Bauteils (12) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmatrix (28) in mindestens einem Zwischenbereich (30) unter Freile- gung der Tragfasern (26) entfernt ist.
5. Flachband- Lamelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten Tragfasern (26) über eine vorzugsweise abgerundete Festkörper- oder Bau- teilkante (24) biegbar und in diesem Zustand mit einem flüssigen oder pastosen, aushärtbaren Kunststoff beaufschlagbar sind.
6. Flachband- Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfasern Kohlen - stoffasern enthalten oder als solche ausgebildet sind.
7. Flachband- Lamelle nach einem -der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfasern Aramid- fasern, Glasfasern oder Polypropylenfasern enthalten oder als solche ausgebildet sind.
8. Flachband- Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmatrix, der Kleber und der aushärtbare Kunststoff aus einem Reaktionsharz bestehen.
9. Flachband- Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmatrix, der Kleber und der aushärtbare Kunststoff aus Epoxidharz, Polyurethan, Acrylharz oder Polyesterharz bestehen.
10. Flachband- Lamelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmatrix (28) aus dem Zwischenbereich (30) unter der Einwirkung einer erhöhten Temperatur ausgedampft ist.
11. Verfahren zur Herstellung von Winkellamellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte Flachbandlamelle mit durchgehender Bindemittelmatrix zumindest in einem Zwischenbereich bei einer Temperatur von 300 bis 650 °C unter Bildung zweier über eine Querkante (130) miteinander verbundener, einen Winkel miteinander einschließender Lamellenschenkel (134) einer Biegepressung ausgesetzt und anschließend unter zeitweiliger Aufrechterhaltung der Preßkraft auf Gebrauchstemperatur abgekühlt wird.
12. Verfahren zur Herstellung von Winkellamellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Tragfasern (126) beste- hender Faserstrang auf einen Stützkörper (136) mit vorzugsweise quadratischem oder rechteckigem, gegebenenfalls abgerundete Eckkanten aufweisenden Umriß spiralig aufgewickelt und an diesem im aufgewickelten Zustand fixiert wird, daß der aufgewickelte Fa- serstrang unter Bildung der Bindemittelmatrix mit einem flüssigen Kunstharz getränkt wird, daß das Kunstharz unter Bildung eines vorzugsweise als Vierkantrohr ausgebildeten Verbundmaterialrohrs (140) ausgehärtet wird, und daß das Verbundmaterialröhr (140) unter Bildung von Winkellamellen (110) mit über Eck in Richtung ihrer Längserstreckung verlaufenden Tragfasern (126) vorzugsweise mehrfach quer und längs aufgetrennt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterialröhr (140) vor dem Auftrennen vom Stützkörper (136) abgenommen wird.
14. Verfahren zur Herstellung von Winkellamellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang oder ein Gewebe aus Tragfasern in eine Gießform mit im Querschnitt winkelförmiger Kavität über Eck eingelegt wird, daß in die Kavität flüssiges Bindemittelharz unter Tränken der Tragfasern eingespritzt oder eingegossen wird, daß das Bindemittelharz vorzugsweise unter Einwirkung von Druck und Wärme ausgehärtet wird und daß anschließend die dabei gebildeten fertigen Winkel - lamellen aus der Gießform entnommen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise aus Epoxidharz bestehende Bindemittelharz bei 100 °C bis 200 °C ausgehärtet wird.
16. Verfahren zur Herstellung von Flachband- Lamellen nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst eine durchgehende Bindemittelmatrix (28) aufweisende Flachband- Lamelle (10) in mindestens einem Zwischenbereich (30) auf Zersetzungstemperatur des Bindemittels erhitzt und dabei die Bindemittelmatrix (28) unter Freilegung der Tragfasern (26) entfernt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachband- Lamelle bei Verwendung von Epoxidharz als Bindemittelmatrix in dem Zwischenbereich auf Temperaturen zwischen 300 "C und 750 'C erhitzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachband- Lamelle im Zwischenbereich um eine Festkörperkante (24) gebogen und zuvor oder danach mit einem flüssigen oder pastosen, aushärtbaren Kunststoff getränkt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfasern der Flachband- Lamelle im Zwischenbereich mit einem Reaktionsharz, vorzugsweise mit Epoxidharz, Polyurethan, Acrylharz oder Poly- esterharz getränkt werden.
20. Verwendung der Flachband- Lamelle nach einem der Ansprüche 4 bis 10 zur Schubverstärkung, Zugverstär- kung oder Knicksicherung von Stahlbetonträgern,
-stützen oder -balken, wobei die Flachband- Lamelle mit ihrem von der Bindemittelmatrix befreiten Zwischenteil um Kanten der betreffenden Bauteile gebogen und in ihrem Biegezustand mit einem aushärtba- ren Kunststoff beaufschlagt werden.
21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile an ihren Kanten mit einem den Kantenradius vergrößernden Abrundungsteil bestückt werden, bevor die Flachband- Lamelle angebracht wird.
22. Verwendung der Winkellamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 bis 9 zur Schubverstärkung, Zugver- Stärkung oder Knicksicherung von Stahlbetonträgern, -stützen oder -balken, wobei die beiden gegeneinander abgewinkelten Schenkel (134) über eine Kante (124) des betreffenden Bauteils hinweg an zwei einen entsprechenden Winkel miteinander anschließen- den Bauteilflächen mittels einer Kleberschicht (116) angeklebt werden.
23. Verwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem der beiden Lamellen- schenke! (134) eine zweite, mit der betreffenden Bauteilfläche zu verbindende Flachbandlamelle (110, 111) mittels einer Kleberschicht (116) überlappend angeklebt wird.
24. Verwendung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Winkellamellen (110) und/ oder Flachbandlamellen (111) an ihren freien Enden unter Bildung eines das Bauteil (112) umfassenden geschlossenen Verstärkungsring überlappend mitein- ander und mit den Bauteilflächen verklebt werden.
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