EP1007809A1 - Verstärkungsvorrichtung für tragstrukturen - Google Patents

Verstärkungsvorrichtung für tragstrukturen

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EP1007809A1
EP1007809A1 EP98937382A EP98937382A EP1007809A1 EP 1007809 A1 EP1007809 A1 EP 1007809A1 EP 98937382 A EP98937382 A EP 98937382A EP 98937382 A EP98937382 A EP 98937382A EP 1007809 A1 EP1007809 A1 EP 1007809A1
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EP
European Patent Office
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lamella
cfrp
reinforcement device
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split
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EP98937382A
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Gregor Schwegler
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Sika Schweiz AG
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StressHead AG
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Publication date
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    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1059Splitting sheet lamina in plane intermediate of faces

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Reinforcement device according to the preamble of claim 1 and a method for reinforcing beams according to the preamble of claim 11.
  • Such supporting structures can be conventionally constructed walls made of brick or, for example, reinforced concrete walls or beams, wood, plastic or steel beams.
  • tensioning means in the form of strips made of metal or fiber-reinforced plastic via end anchorages.
  • tensioning means there is no flat connection of the tensioning means to the supporting structure, but only a connection to the supporting structure is provided in the two end anchoring points of the tensioning means.
  • tensioning devices are conventionally included in the planning of the supporting structure, since retrofitting is practically impossible or can only be carried out at great expense, since corresponding channels have to be created in the supporting structure for the tensioning devices.
  • CFRP lamellas carbon lamellas
  • CFRP lamellas carbon lamellas
  • They are advantageous here simple and inexpensive application of such slats, which have a higher strength than the steel slats at a much lower weight and are easier to store.
  • the corrosion resistance is also better, which is why such reinforcements also for the
  • the object of the present invention was to find a CFRP reinforcing lamella in which the force is introduced from the carrier into the ends in such a way that detachment is practically avoided and which is also suitable for the prestressing.
  • End element Force transmission into the ends of the CFRP lamella, which can also be easily pretensioned using such an end element.
  • the one trained in block form End element can now either be inserted into a recess in the carrier or in the preferred embodiment with wedge-shaped splitting with flat or rough bottom also simply glued and / or pegged to the carrier. be screwed.
  • This embodiment is particularly suitable for the prestressing, which is preferably carried out directly via the carrier part. For example, this can be done by bracing against a fitting part inserted into the carrier.
  • the splitting of the ends of the CFRP lamellae can preferably take place either in overlapping flags or in adjacent flags, respectively. in a combination of these two variants.
  • the ends of the CFRP slats can advantageously be split at the construction site itself in the lengths and dimensions required in each case.
  • This system is very universal for the reinforcement of practically any support components and can be used with or without pretension.
  • Figure 1 shows the cross section through a carrier with CFRP lamella according to the invention attached to the underside.
  • 2 shows the cross section through the head part of the CFRP lamella according to FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 2 show the cross section through the end of a CFRP lamella according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows the cross section through a carrier with a further CFRP lamella according to the invention attached to the underside;
  • FIG. 5 shows the cross section through the head part of the CFRP lamella according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows the schematic cross section through an alternative head part of a CFRP lamella according to the invention
  • FIG. 7 shows a schematic cross section through a further alternative head part of a CFRP lamella according to the invention.
  • Fig. 8 shows the supervision of a further alternative embodiment of the head part of a CFRP lamella.
  • FIG. 1 now shows the cross section through a support 1 to be reinforced.
  • the ends of the CFRP lamella 2 used for this purpose are inserted according to the invention in end elements, here anchor heads 3 and 4.
  • the anchor heads 3, 4 can be used in milled or tapered recesses in the carrier 1, as shown in this figure.
  • the CFRP lamella 2 is by means of Adhesive layer 5 is connected to the carrier 1 over the entire surface or partially, and the anchor heads 3, 4 are also glued to it.
  • the anchor heads 3, 4 can be connected to the carrier by a transverse tensioning device 6, shown here only purely schematically, which leads to a better introduction of force via the anchor heads 3, 4 from the CFRP lamella 2 into the carrier 1.
  • Cross-tensioning device 6 can be made, for example, via threaded rods or dowels guided through the carrier 1 and the anchor heads 3, 4.
  • the reinforcement device formed from the CFRP lamella 2 and the anchor heads 3, 4 can now also be simply pretensioned, as is shown schematically on the right-hand side of FIG.
  • an angle fitting 7 can be attached to the underside of the support 1, to which a tension rod 8, which is connected at one end to the anchor head 4, engages.
  • both anchor heads 3, 4 must be equipped with such a tensioning device for pretensioning.
  • the clamping device is attached before gluing and can, after the adhesive bond between the CFRP lamella 2 has hardened. the anchor heads 3, 4 and the support 1 can be removed again.
  • FIG. 2 now shows the cross section through one of the anchor heads 3.
  • the cuboid anchor head 3 there are preferably three guide or Holding slots 9 arranged one above the other, which can accommodate the end of the CFRP lamella 2, which is divided into three flags 2 *, as shown in FIG. 3.
  • the holding slots 9 are here arranged upwards and downwards wedge-shaped and have transverse bores 10. These holes 10 provide additional anchoring points for the adhesive, with which the flags 2 'of the CFRP lamella 2 are connected to the holding slots 9.
  • the big advantage lies in the splitting of the end of the lamella 2 into the flags 2 '. This splitting is preferably carried out in the fiber direction of the lamellae, and it is thus advantageously achieved to enlarge the adhesive surface without the strength properties of the CFRP lamellae 2 being impaired.
  • the adhesive area is tripled compared to a conventional lamella, which is only glued to the carrier at its end, and is still tripled compared to the known solution with a wedge-shaped recess in the carrier and adhesive bridges!
  • a transverse reinforcement 11 should preferably be attached, which is shown only schematically in FIG is indicated.
  • this transverse reinforcement 11 can be carried out by means of threaded rods which are guided through corresponding bores in the anchor head 3 and braced via nuts.
  • a threaded bore 12 is made in the anchor head 3, for example, into which a pretensioning device can be screwed, as is shown schematically in FIG.
  • FIG. 3 shows one end of the CFRP lamella 2 with the lamella end split into three flags 2 '.
  • the CFRP lamella can be split by conventional means after cutting to the desired length into the desired number, approximately equal flags 2 ', for example by means of a planer or knife.
  • the advantage here is that the quality of the splitting is subject to relatively low requirements; the division into the corresponding number of flags 2 ′ is essential in order to achieve the increase in area for the connection to the anchor head 3.
  • FIG. 4 shows the cross section through a carrier 1 with a reinforcement device according to the invention, which is attached to the underside (tension side) and consists of a CFRP lamella 2 with anchor heads 12 and 13 attached to the ends.
  • the anchor heads 12, 13 are now designed in such a way that that the CFRP lamella 2 practically emerges from the anchor heads 12, 13 at the level of the adhesive layer 5, and that they do not therefore have to be arranged sunk in the underside of the carrier 1, but also, for example, glued flatly to this underside can be.
  • the transverse tensioning devices 6 indicated in FIG. 1 can also be attached here in order to bring about a higher contact pressure and thus a higher tensile strength of the connection between the anchor heads 12, 13 and the underside of the beam.
  • These anchor heads 12, 13, like the embodiment already described above, can also be easily preloaded.
  • FIG. 5 now shows the cross section through an anchor head 12 and the corresponding arrangement of the holding slots 9.
  • the bottom slot 9 ' is parallel to the outer wall 12' of the anchor head 12 resting on the support 1, the remaining slots 9 are at an acute angle for this purpose arranged in a fan shape pointing towards the outside.
  • this arrangement brings the same advantages as already described by enlarging the bonding surface of the CFRP lamella 2, and on the other hand enables the anchor heads 12, 13 to be applied evenly without additional recesses on the carrier 1.
  • transverse reinforcement means 11 as shown schematically in FIG. 2, in order to prevent the armature heads 12, 13 from bending open or tearing open in the region of the exit of the CFRP lamella 2.
  • the anchor heads 3.4, respectively. 12, 13 is suitable on the one hand metal, which has high strength, easy workability and good
  • CFRP lamella 2 is split here into two superposed flags 2 ′, which come to rest on the outside of a wedge-shaped anchor head 14. You can in turn be connected to the surface of the anchor head 14 by gluing.
  • the split flags 2 'of the end of the CFRP lamella 2 are held in an anchor head formed from plates 15 arranged one above the other, as shown in longitudinal section in FIG.
  • an anchor head formed from plates 15 arranged one above the other, as shown in longitudinal section in FIG.
  • FIG. 8 also shows the supervision of a further embodiment of the end of the CFRP lamella 2.
  • the flags 2 ' are not formed one above the other, but are formed side by side.
  • the splitting is preferably carried out along the fiber direction of the CFRP lamella 2.
  • the reinforcement devices according to the invention are particularly suitable for the renovation of existing concrete support structures, such as ceilings or
  • Bridge girders can also be used for all known applications of conventional CFRP slats, such as masonry and Wooden structures.
  • the simple prestressing enables the strength properties of the CFRP lamellas to be utilized to a greater extent than in the previously known processes.
  • the preload causes a pre-pressing to take place on the tension side of an existing support element, which is particularly advantageous, for example, in the case of bridge girders.

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Abstract

Die Enden von für die Verstärkung von Tragelementen (1), wie beispielsweise Betonträgern, vorgesehenen CFK-Lamellen (2) sind in mindestens zwei ca. gleich dicke Fahnen (2') aufgetrennt und in entsprechende, in einem Winkel zueinander angeordnete Halteschlitze (9) jeweils eines Abschlusselementes (3, 4, 12, 13) eingeleimt. Diese Anordnung wird nun auf die Zugseite des Tragelementes (1) aufgeleimt, wobei die CFK-Lamelle (2) vorzugsweise gegenüber dem Tragelement (1) direkt über die Abschlusselemente (3, 4, 12, 13) vorgespannt wird. Das Abschlusselement (3, 4,12, 13) kann in eine entsprechende Ausnehmung im Tragelement (1) eingesetzt sein oder direkt auf die Oberfläche des Tragelementes (1) aufgeleimt und/oder verdübelt sein, ggf. unter Anwendung einer Querspanneinrichtung (6).

Description

Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Verstärkungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Verstärkung von Trägern nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Bei der Sanierung von Tragstrukturen an bestehenden Bauten stellt sich oft das Problem, dass die Tragstruktur für neue Lastfälle, welche die ehemalige Dimensionierung übersteigen, angepasst werden soll. Um nicht die Tragstruktur in derartigen Fällen ganz zu ersetzen, sind Methoden und Vorrichtungen zur Verstärkung solcher bestehender Tragstrukturen gefunden worden. Solche Tragstrukturen können herkömmlich aufgebaute Wände aus Backstein sein oder beispielsweise Stahlbetonwände oder - träger, Holz- Kunststoff- oder Stahlträger sein.
Seit längerem bekannt ist die Verstärkung solcher Tragstrukturen mit nachträglich aufgebrachten Stahlplatten. Die Stahlplatten, d.h. bandförmige Stahlbleche resp. Stahllamellen, werden dabei auf eine oder zwei Seiten der Tragkonstruktion aufgeklebt, vorzugsweise auf die auf Zug belasteten Seiten der Tragkonstruktion. Der Vorteil dieses Verfahrens bestand darin, dass es verhältnismässig rasch durchgeführt werden kann, allerdings hohe Anforderungen an die Klebung stellt, d.h. die Vorbereitung der Teile und die Durchführung der Klebung muss unter genau definierten
Verhältnissen stattfinden, um die gewünschte Wirkung zu erreichen. Probleme bei dieser Methode treten insbesondere im Korrosionsbereich auf, d.h. wenn Tragkonstruktionen im Freien derart verstärkt werden sollen, wie beispielsweise Brückenträger. Aufgrund des verhältnismässig hohen Gewichtes und der Herstellung solcher Stahllamellen ist die maximale einsetzbare Länge beschränkt. Ebenfalls kann aus Platzgründen der Einsatz in geschlossenen Räumen problematisch sein, wenn die starren Stahllamellen nicht in den entsprechenden Raum transportiert werden können. Zudem sind die Stahllamellen bei Applikationen "über Kopf" bis zum Aushärten des Klebstoffes gegen die zu verstärkende Tragstruktur anzupressen, was ebenfalls einen hohen Aufwand bedeutet .
Es ist aus der FR 2 590 608 bekannt, Spannmittel in Form von Bändern aus Metall oder Faserverstärktem Kunststoff über Endverankerungen einzusetzen. Bei dieser Ausfuhrungsform erfolgt jedoch keine flächige Verbindung der Spannmittel mit der Tragkonstruktion, sondern es sind lediglich in den beiden Endverankerungspunkten der Spannmittel eine Verbindung mit der Tragkonstruktion vorgesehen. Derartige Spannmittel werden herkömmlicherweise bereits bei der Planung der Tragkonstruktion einbezogen, da eine nachträgliche Ausrüstung praktisch nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand realisiert werden kann, da für die Spannmittel entsprechende Kanäle im Tragwerk erstellt werden müssen.
Neuerdings werden nun auch Kohlenstofflamellen (CFK- Lamellen) auf die Zugseiten der Tragkonstruktion aufgeklebt und damit die Tragfähigkeit solcher Konstruktionen durch Erhöhung des Tragwiderstandes und der Duktilität nachträglich verbessert. Vorteilhaft dabei sind die einfache und kostengünstige Applikation solcher Lamellen, welche eine höhere Festigkeit als die Stahllamellen bei weitaus geringerem Gewicht aufweisen und einfacher zu lagern sind. Ebenfalls ist die Korrosionsbeständigkeit besser, weshalb solche Verstärkungen auch für die
Verstärkung von Tragkonstruktionen im Freien geeignet sind. Dabei hat sich nun aber besonders die Endverankerung der Lamellen als problematisch erwiesen. Gerade in diesem Bereich ist die Gefahr der Ablösung der Lamellen besonders gross und es besteht das Problem der Krafteinleitung vom Lamellenende in den Träger.
Eine diesbezügliche Lösung ist aus der W096/21785 bekannt, bei welcher eine in einem flachen Winkel verlaufende Bohrung resp. keilförmige Ausnehmung im Träger angebracht wird, in welche die Enden der CFK-Lamellen eingebracht werden und ggf. mittels Bügel, Schlaufen, Platten etc. gegen den Träger angepresst werden. Dies führt nun bereits zu einer Verbesserung des Ablöseverhaltens und besseren Krafteinleitung vom Träger in die Lamelle. Allerdings werden derartige CFK-Lamellen ohne Vorspannung, d.h. schlaff, auf den Träger aufgeklebt. Damit wird jedoch ein grosser Teil des Verstärkungspotentials dieser Lamellen nicht genutzt, da diese erst nach Ueberschreiten der Grundlast, d.h. unter Beanspruchung durch die eigentliche Nutzlast, zu tragen beginnen.
Um die Lamellen besser auszunützen, ist nun der Gedanke aufgetaucht, diese vorgespannt auf den Träger aufzukleben. Eine bekannte Lösung sieht diesbezüglich vor, dass an den Enden der CFK-Lamellen beidseitig kurze Stahlplatten aufgeleimt werden, die Stahlplatten dann voneinander weg verspannt und damit die CFK-Lamelle vorgespannt werden und diese vorgespannte Anordnung mit dem zu verstärkenden Träger verleimt wird. Nach der Trocknung der Verleimung werden die Lamellen an den Enden mittels Platten, Schlaufen etc. gegen den Träger gepresst und anschliessend die Enden mit den Stahlplatten abgetrennt. Dieses Verfahren ist nun aber sehr aufwendig und kann auch nicht bei allen Anwendungsfällen eingesetzt werden. Die obig beschriebene Verankerungsart der Lamellenenden eignet sich nun aber nicht für die Vorspannung auf Baustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, eine CFK-Verstärkungslamelle zu finden, bei welcher die Krafteinleitung vom Träger in die Enden derart erfolgt, dass eine Ablösung praktisch vermieden wird und welche sich auch für die Vorspannung eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine CFK-Lamelle mit den Merkmalen von Anspruch 1 resp . durch das Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 resp. 12 bis 14.
Durch das Aufspalten der Enden einer CFK-Lamelle in wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder mehr Endfahnen wird die Oberfläche zur Verbindung mit einem Abschlusselement wesentlich vergrösser . Damit erfolgt nun eine gute
Krafteinleitung in die Enden der CFK-Lamelle, welche über ein solches Abschlusselement auch einfach vorgespannt werden können. Das in Blockform ausgebildete Abschlusselement kann nun entweder in eine Vertiefung im Träger eingesetzt werden oder in der bevorzugten Ausfuhrungsform mit keilförmiger Aufspaltung mit flachem oder rauhem Boden auch einfach auf den Träger flächig aufgeklebt und/oder verdübelt resp. verschraubt werden.
Gerade diese Ausfuhrungsform eignet sich vorzüglich für die Vorspannung, welche vorzugsweise direkt über den Trägerteil erfolgt. Beispielsweise kann dies durch Verspannung gegenüber einem in den Träger eingesetzten Beschlagsteil erfolgen.
Die Aufspaltung der Enden der CFK-Lamellen kann vorzugsweise entweder in übereinanderliegende Fahnen oder nebeneinanderliegende Fahnen erfolgen, resp. in einer Kombination aus diesen beiden Varianten.
Das Aufspalten der Enden der CFK-Lamellen kann vorteilhafterweise auf der Baustelle selbst in den jeweils erforderlichen Längen und Dimensionen erfolgen. Damit ist dieses System sehr universell für die Verstärkung von praktisch beliebigen Trägerbauteilen geeignet und kann mit oder auch ohne Vorspannung eingesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren der beiliegenden Zeichnung noch näher erläuter . Es zeigen
Fig. 1 den Querschnitt durch einen Träger mit auf der Unterseite angebrachter erfindungsgemässer CFK- Lamelle; Fig. 2 den Querschnitt durch den Kopfteil der CFK- Lamelle nach Figur 1 ;
Fig. 3 den Querschnitt durch das Ende einer CFK- Lamelle nach Figur 1 und 2 ;
Fig. 4 den Querschnitt durch einen Träger mit auf der Unterseite angebrachter weiterer erfindungsgemässer CFK-Lamelle;
Fig. 5 den Querschnitt durch den Kopfteil der CFK- Lamelle nach Figur 4;
Fig. 6 den schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen alternativen Kopfteil einer CFK- Lamelle;
Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemässen alternativen Kopteil einer CFK-Lamelle;
Fig. 8 die Aufsicht auf eine weitere alternative Ausfuhrungsform des Kopfteils einer CFK-Lamelle.
Figur 1 zeigt nun den Querschnitt durch einen zu verstärkenden Träger 1. Die Enden der hierfür eingesetzten CFK-Lamelle 2 sind erfindungsgemäss in Abschlusselemente, hier Ankerköpfen 3 und 4, eingesetzt. Die Ankerköpfe 3,4 können in gefrästen oder gespitzten Ausnehmungen des Trägers 1 eingesetzt werden, wie in dieser Figur dargestellt. Die CFK-Lamelle 2 wird mittels einer Kleberschicht 5 mit dem Träger 1 ganzflächig oder partiell verbunden, ebenso werden auch die Ankerköpfe 3,4 damit verklebt. Zusätzlich können die Ankerköpfe 3,4 durch eine Querspannvorrichtung 6, hier nur rein schematisch dargestellt, mit dem Träger verbunden sein, was zu einer besseren Krafteinleitung über die Ankerköpfe 3,4 von der CFK-Lamelle 2 in den Träger 1 führt . Dies
Querspannvorrichtung 6 kann beispielsweise über durch den Träger 1 und die Ankerköpfe 3,4 hindurchgeführte Gewindestangen oder Dübel erfolgen.
Die aus der CFK-Lamelle 2 und den Ankerköpfen 3 , 4 gebildete Verstärkungsvorrichtung kann nun auch einfach vorgespannt werden, wie auf der rechten Seite der Figur 1 schematisch dargestellt ist . Hierfür kann beispielsweise auf der Trägerunterseite 1 ein Winkelbeschlag 7 befestigt werden, an welchen eine Spannstange 8, welche an ihrem eine Ende mit dem Ankerkopf 4 verbunden ist, angreift. Es ist vorteihaft, dass für eine Vorspannung beide Ankerköpfe 3,4 mit einer solchen Spannvorrichtung ausgerüstet werden müssen. Die Spannvorrichtung wird vor dem Aufkleben angebracht und kann nach dem Aushärten der Klebeverbindung zwischen der CFK-Lamelle 2 resp. den Ankerköpfen 3,4 und dem Träger 1 wieder entfernt werden.
Figur 2 zeigt nun den Querschnitt durch einen der Ankerkδpfe 3. Im quaderförmigen Ankerkopf 3 sind hier vorzugsweise drei Fuhrungs- resp. Halteschlitze 9 übereinanderliegend angeordnet, welche das in drei Fahnen 2* aufgeteilte Ende der CFK-Lamelle 2, wie in Figur 3 dargestellt, aufnehmen kann. Die Halteschlitze 9 sind hier nach oben und unten keilförmig abgespreizt angeordnet und weisen querverlaufende Bohrungen 10 auf. Diese Bohrungen 10 ergeben zusätzliche Verankerungspunkte für die Klebemasse, mit welcher die Fahnen 2 ' der CFK-Lamelle 2 mit den Halteschlitzen 9 verbunden werden. Damit wird die
Einleitung von Zugkräften vom Träger 1 über den Ankerkopf 3 in die CFK-Lamelle 2 zusätzlich verbessert. Der grosse Vorteil liegt allerdings in der Aufspaltung des Endes der Lamelle 2 in die Fahnen 2 ' . Diese Aufspaltung erfolgt vorzugsweise in Faserrichtung der Lamellen, und es wird damit vorteilhafterweise eine Vergrösserung der Klebefläche erreicht, ohne dass die Festigkeitseigenschaften der CFK- Lamelle 2 beeinträchtigt werden.
Im vorliegenden Beispiel mit drei Fahnen 2 ' wird die Klebefläche gegenüber einer herkömmlichen Lamelle, welche an ihrem Ende lediglich auf den Träger aufgeklebt ist, versechsfacht, gegenüber der bekannten Lösung mit keilförmiger Ausnehmung im Träger und Haftbrücken immer noch verdreifacht !
Um im Austrittsbereich der CFK-Lamelle 2 aus dem Ankerkopf 3 ein aufbiegen oder aufreissen der Ankerkopfes durch Querkräfte, welche aus der keil- oder bogenförmigen Anordnung der Halteschlitze 9 herrühren, zu vermeiden, ist vorzugsweise eine Querverstärkung 11 anzubringen, welche in Figur 2 nur schematisch angedeutet ist. Beispielsweise kann diese Querverεtärkung 11 mittels durch entsprechende Bohrungen im Ankerkopf 3 hindurchgeführte und über Muttern verspannte GewindeStangen erfolgen. Somit werden allfällige Schubspannungsspitzen im Austrittsbereich des Ankerkopfes 3 überdrückt und grössere Schubspannungen in dieser Zone zulässig.
Weiter ist im Ankerkopf 3 beispielsweise eine Gewindebohrung 12 angebracht, in welche eine Vorspannvorrichtung eingeschraubt werden kann, wie dies schematisch in Figur 1 dargestellt ist.
Figur 3 zeigt, wie bereits erwähnt, ein Ende der CFK- Lamelle 2 mit dem in drei Fahnen 2 ' aufgespaltenen Lamellenende. Die CFK-Lamelle kann mit herkömmlichen Mitteln nach dem Ablängen auf die gewünschte Länge in die gewünschte Anzahl, in etwa gleich dicker Fahnen 2' aufgespalten werden, beispielsweise mittels eines Hobels oder Messers. Vorteilhaft dabei ist, dass an die Qualität der Aufspaltung verhältnismässig geringe Anforderungen gestellt werden, wesentlich ist die Aufteilung in die entsprechende Anzahl Fahnen 2 ' zur Erzielung der Flächenvergrösserung für die Verbindung mit dem Ankerkopf 3.
In Figur 4 ist nun der Querschnitt durch einen Träger 1 mit an der Unterseite (Zugseite) angebrachtem, erfindungsgemässen Verstärkungsvorrichtung, bestehend aus einer CFK-Lamelle 2 mit an den Enden angebrachten Ankerköpfen 12 und 13. Die Ankerköpfe 12, 13 sind nun derart ausgebildet, dass die CFK-Lamelle 2 praktisch auf der Höhe der Kleberschicht 5 aus den Ankerköpfen 12, 13 austritt, und diese damit nicht versenkt in der Unterseite des Trägers 1 angeordnet sein müssen, sondern ebenfalls flächig auf diese Unterseite beispielsweise angeklebt werden können. Selbstverständlich können auch hier die in Figur 1 angedeuteten Querspannvorrichtungen 6 angebracht werden, um einen höheren Anpressdruck und damit eine höhere Zugfestigkeit der Verbindung zwischen den Ankerköpfen 12, 13 und der Trägerunterseite zu bewirken. Ebenfalls lassen sich diese Ankerköpfe 12, 13, wie die bereits vorgängig beschriebenen Ausfuhrungsform, einfach vorspannen.
Figur 5 zeigt nun noch den Querschnitt durch einen Ankerkopf 12 und der entsprechenden Anordnung der Halteschlitze 9. Der unterste Schlitz 9' ist dabei parallel zur auf den Träger 1 aufliegenden Aussenwand 12 ' des Ankerkopfes 12 ausgebildet, die übrigen Schlitze 9 sind unter einem spitzen Winkel dazu fächerförmig gegen Aussen weisend angeordnet . Diese Anordnung bringt einerseits durch die Vergrösserung der Verklebungsoberflache der CFK-Lamelle 2 dieselben Vorteile wie bereits beschrieben, und ermöglicht andererseits das flächige Aufbringen auch der Ankerköpfe 12, 13 ohne zusätzliche Ausnehmungen am Träger 1. Auch bei diesen Ankerköpfen 12, 13 sind Querverstärkungsmittel 11, wie in Figur 2 schematisch dargestellt, zur Vermeidung des Aufbiegens oder Aufreissens der Ankerköpfe 12, 13 im Bereich des Austritts der CFK- Lamelle 2.
Als Material für die Ankerköpfe 3,4 resp. 12, 13 eignet sich einerseits Metall, welches eine hohe Festigkeit, einfache Bearbeitbarkeit und gute
Krafteinleitungseigenschaften aufweist, und andererseits auch Kunststoff, insbesondere wenn die Korrosionsanforderungen hoch sein müssen. In Figur 6 ist nun die schematische Ansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der erfindungsgemässen
Verstärkungsvorrichtung dargestellt . Das Ende der CFK- Lamelle 2 ist hier in zwei übereinanderliegende Fahnen 2 ' aufgespalten, welche an die Aussenseite eines keilförmig ausgestalteten Ankerkopfes 14 zu liegen kommen. Sie können dort wiederum mit der Oberfläche des Ankerkopfes 14 durch eine Verklebung verbunden werden.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausfuhrungsform werden die aufgespaltenen Fahnen 2 ' des Endes der CFK-Lamelle 2 in einem aus parallel übereinander angeordneten Platten 15 gebildeten Ankerkopf gehalten, wie in Figur 7 im Längsschnitt dargestellt. Hier kann vorteilhafterweise zusätzlich eine Verschraubung 16 zum gegenseitigen Anpressen der Platten 15 resp. der Fahnen 2' eingesetzt werden .
In Figur 8 ist weiter die Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Endes der CFK-Lamelle 2 dargestellt. Hier sind die Fahnen 2' nun nicht übereinander ausgebildet, sondern sind seitlich nebeneinander ausgebildet. Auch hier wird die Aufspaltung vorzugsweise entlang der Faserrichtung der CFK-Lamelle 2 vorgenommen.
Die erfindungsgemässen Verstärkungsvorrichtungen eignen sich insbesondere für die Sanierung von bestehenden Beton- Trägerstrukturen, wie beispielsweise Decken oder
Brückenträger. Allerdings können sie auch für alle bekannten Anwendungen von herkömmlichen CFK-Lamellen eingesetzt werden, wie beispielsweise Mauerwerke und Holztragwerke . Die einfache Vorspannbarkeit ermöglichen die höhere Ausnützung der Festigkeitseigenschaften der CFK- Lamellen als bei den bislang bekannten Verfahren. Zudem bewirkt die Vorspannung, dass auf der Zugseite eines bestehenden Tragelementes eine Vorpressung erfolgt, was gerade beispielsweise bei Brückenträgern vorteilhaft ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verstärkungsvorrichtung für Tragstrukturen (1) mit CFK-Lamelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der CFK-Lamelle (2) in mindestens zwei Fahnen (2') aufgespaltet ist und in ein Abschlusselement (3, 4; 12, 13) mündet .
2. Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Enden der CFK-Lamelle (2) je in ein Abschlusselement (3, 4,-12, 13) münden.
3. Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahnen (2') zumindestens teilweise in Halteschlitze (9;9T) des Abschlusselementes (3, 4,-12, 13) eingesetzt sind, welche vorzugsweise zueinander keilförmig angeordnet sind.
4. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenenden (21) in übereinanderliegende, etwa gleich dicke Fahnen aufgespalten sind.
5. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschlitze (9) des Abschlusselementes (3,4,12,13) eine rauhe oder gewellte Oberfläche aufweisen.
6. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Lamellenoberfläche angeordnete Bohrungen (10) im Abschlusselement (3) im Bereich der Halteschlitze (9) angeordnet sind.
7. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (3,4,12,13) ein Quader aus Metall oder Kunststoff ist.
8. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (3,4,12,13) im Bereich des Austritts der CFK-Lamelle (2) quer zur Austrittsrichtung angeordnete
Verstärkungsvorrichtungen (11) , vorzugsweise Gewindebolzen aufweist .
9. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement
(3,4,12,13) gegenüber des Austritts der CFK-Lamelle eine Krafteinleitungsstelle, vorzugsweise eine Gewindebohrung (12) aufweist.
10. Verstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschlitze (9) derart keilförmig im Abschlusselement (3,4,12,13) angeordnet sind, dass der unterste Halteschlitz (9') parallel zur Austrittsrichtung der Lamelle (2) angeordnet ist und die übrigen Halteschlitze (9) jeweils mit zunehmendem Winkel von der Austrittsöffnung her fächerförmig angeordnet sind.
11. Verfahren zur Verstärkung von Tragelementen (1) mit Verstärkungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die entsprechende Länge abgelängten CFK-Lamellen (2) jeweils an mindestens einem Ende in mindestens zwei in etwa gleich dicke resp. breite Fahnen (2') aufgetrennt resp. aufgespalten wird und mit einem Abschlusselement (3, 4; 12, 13) in Verbindung gebracht wird, und diese Anordnung an die Zugseite des zu verstärkenden Tragelementes (1) aufgeklebt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahnen (2') der CFK-Lamelle (2) in separate, vorzugsweise zueinander fächerförmig angeordnete Halteschlitze (9,9') jeweils eines Abschlusselementes (3,4,12,13) eingeführt und dort verklebt resp. mit einer Klebemasse vergossen werden
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der CFK-Lamelle (2) jeweils in drei Fahnen (2') aufgetrennt resp. aufgespalten werden und die Anordnung vor dem Verkleben mit dem Tragelement (1) gegenüber diesem selbst mittels Spannmitteln (7,8) vorgespannt wird und anschliessend in vorgespanntem Zustand auf das Tragelement (1) aufgeklebt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspaltung der CFK-Lamelle (2) in Faserrichtung erfolgt.
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