EP2977528B1 - Verstärkungsanordnung für ein bauwerk und verfahren zum verstärken eines bauwerks mit einer derartigen verstärkungsanordnung - Google Patents

Verstärkungsanordnung für ein bauwerk und verfahren zum verstärken eines bauwerks mit einer derartigen verstärkungsanordnung Download PDF

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EP2977528B1
EP2977528B1 EP15176711.8A EP15176711A EP2977528B1 EP 2977528 B1 EP2977528 B1 EP 2977528B1 EP 15176711 A EP15176711 A EP 15176711A EP 2977528 B1 EP2977528 B1 EP 2977528B1
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EP
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reinforcing
reinforcing element
fastening screw
assembly according
load
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CBP Guideway Systems GmbH
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    • E04G2023/0251—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements by using fiber reinforced plastic elements
    • E04G2023/0262—Devices specifically adapted for anchoring the fiber reinforced plastic elements, e.g. to avoid peeling off

Definitions

  • the present patent application takes the priority of the German patent application DE 10 2014 214 473.6 to complete.
  • the invention relates to a reinforcement assembly for a building and a method for reinforcing a structure with such a reinforcement arrangement.
  • the object is solved by the features of claim 1.
  • the essence of the invention is that a reinforcing element with a structure with at least one connecting element can be fastened.
  • the connecting element is in particular a fastening screw.
  • a connecting element according to the invention may also be a dowel with a corresponding screw or a fastening anchor.
  • at least two connecting elements are provided in order to introduce a tensile stress or compressive stress into the reinforcing element.
  • the fastening screw has a load-removal section.
  • the fastening screw is connected to the load-removing section in a passage opening of the reinforcing element in a force-fitting manner with the latter.
  • a durable and reliable removal of a load from the structure via the fastening screw in the reinforcing element is possible.
  • a frictional connection between the fastening screw and the reinforcing element is ensured by the fact that an immediate power transmission from the fastening screw takes place on the reinforcing element.
  • the fastening screw is arranged free of play with the load removal section in the passage opening of the reinforcing element.
  • Such a structure is, for example, a bridge element arranged on a plurality of supports, which is subjected to bending as a result of its own weight and / or external loads.
  • the at least one fastening screw also has an anchoring portion, with which it can be anchored in the building.
  • the anchoring portion may have an outer cutting thread. With the external cutting thread, the fastening screw can be screwed directly into a designated hole in the building.
  • the connecting element is in particular detachably fastened to the building. It is possible to detach the reinforcing element from the structure.
  • a hardening, in particular adhesive, mass may be added to the bore of the structure in order to improve the connection between the fastening screw and the structure, ie the anchorage.
  • the fastening screw has a holding portion to hold the reinforcing member. For this purpose, a holding device is provided.
  • the reinforcing arrangement according to the invention enables the fastening of the Reinforcing element without an adhesive bond, in particular without a full-surface adhesive bond.
  • the use of at least one fastening screw is straightforward.
  • the reinforcement assembly can be retrofitted to an existing building. Compared with screw connections known from the prior art, the reinforcement arrangement according to the invention allows a reliable and permanent connection because of the frictional arrangement of the fastening screw on the reinforcing element.
  • the reinforcing element is designed in two parts, wherein a first and a second reinforcing part can be clamped to one another by means of a tensioning element.
  • the reinforcing arrangement allows attachment of the reinforcing element to the structure with a bias voltage.
  • the bias counteracts in particular an existing and / or future stress load, in particular a tensile stress or compressive stress.
  • the bias voltage is in particular a compressive stress or a tensile stress. This makes it possible to counteract already existing and / or possibly occurring stress cracks.
  • Such a reinforcement arrangement acts directly. In particular, deformation of the structure as a result of a stress crack is not required until the reinforcement element is activated and degrades a tensile stress load.
  • the reinforcing arrangement with a multi-part reinforcing element allows earlier intervention.
  • a reinforcing arrangement in which a fatigue-resistant mass is provided in the gap, allows improved load transfer from the fastening screw on the fatigue-resistant mass to the reinforcing element.
  • the fatigue-resistant mass completely fills the gap out.
  • the fastening screw is arranged without gaps in the reinforcing element. This ensures that, in particular for the case where a plurality of fastening screws are used in the reinforcement arrangement, the load transfer for each individual screw is substantially identical and in particular identical.
  • the reinforcement arrangement allows for improved bending strength of the structure.
  • the fatigue-resistant mass can be liquid or viscous during filling and then harden.
  • the fatigue-resistant mass may be an epoxy resin.
  • the fatigue-resistant mass can also have a plastic matrix which is enriched with reinforcing particles, in particular of metal, in particular metal shavings. In particular, the fatigue-resistant mass is incompressible, especially after curing.
  • a fatigue-resistant mass may also serve a cement-bound mass, in particular grouting.
  • a reinforcing arrangement in which an inner diameter of the through-opening is larger than an outer diameter of the load-removing section allows for an uncomplicated and uncomplicated attachment of the reinforcing element to the structure.
  • the fastening screw can be pushed through the passage opening.
  • the inner diameter of the passage opening is greater than an outer diameter of the outer cutting thread.
  • the fixing screw is spaced and in particular defined spaced from the reinforcing element.
  • the fastening screw bears in regions against an inner wall of the passage opening and there is no contact between the reinforcing element and the fastening screw.
  • the inner diameter of the passage opening is at least 102% of the outer diameter of the load transfer section, in particular at least 105%, in particular at least 108%, in particular at least 110% and in particular at least 115%. Due to this diameter ratio, a gap is provided between the fastening screw and the reinforcing element.
  • the gap is arranged in particular in the region of the load-removal section and the passage opening.
  • the gap is in particular at least partially annular.
  • the gap can have a variable diameter along a longitudinal axis of the screw and, in particular, be tapered in sections. It is also conceivable that the fastening screw rests with an outer periphery partially directly on the side wall of the through hole. In any case, the fastening screw at least partially along a circumferential direction about a helical longitudinal axis spaced from the passage opening is arranged.
  • the reinforcement arrangement allows the use of the reinforcing element as a tension element or as a pressure element.
  • the reinforcing element When used as a tension element, the reinforcing element is attached to a loaded on tensile stress surface of the existing structure.
  • a single-span bridge girder arranged on bearings, this is typically the underside of the bridge or of the bridge girder.
  • a single-span bridge girder is a one-piece bridge girder, which is supported on columns Store, is arranged.
  • the bearings are arranged in particular in a respective end region of the single-field bridge girder.
  • a multi-field bridge girder comprises a plurality of single-span bridge girders arranged adjacent to one another.
  • adjacent fields of the multi-field bridge girder may be disposed on a common post so that a post supports two end portions of adjacent squares.
  • a field element corresponds to a single-field bridge girder.
  • a multi-field bridge girder occurs tensile stress within a field, ie between two supports, on the underside of the respective field element. In the area of the bearings, in particular the supports, a tensile stress on the top of the respective field element is expected.
  • the reinforcement arrangement also allows the arrangement of the reinforcing element on a top as a pressure element where pressure loads occur. The reinforcing element can be used flexibly.
  • a reinforcing arrangement in which the reinforcing element is lamellar with a length, a width and a thickness can be advantageously arranged on the structure.
  • the reinforcing element is designed lightweight construction.
  • the lamellar reinforcing element may be purposefully attached to the structure at a high stress location.
  • the length of the reinforcing element is significantly greater than its width and thickness.
  • the width is greater than the thickness of the reinforcing element.
  • the length is at least five times as large as the width, in particular at least ten times as large, in particular at least twenty times as large, in particular at least fifty times as large, in particular at least one hundred times as large and in particular at most one thousand times as large as the width.
  • the width of the reinforcing element is typically about two to twenty times, and more preferably three to ten times the thickness of the reinforcing element.
  • a reinforcing arrangement in which the reinforcing element is made of metal or carbon fiber enables efficient, reliable and stable load transfer.
  • the reinforcing element is made of steel and in particular of structural steel. These materials are available at low cost. Carbon fiber allows high stability with low weight. Carbon fiber is particularly well suited for absorbing tensile stresses.
  • a reinforcing arrangement in which the holding device is designed as a countersunk head, allows an immediate holding of the reinforcing element by means of the fastening screw.
  • the countersunk head of the fastening screw is arranged in a countersunk bore of the reinforcing element provided for this purpose.
  • the countersunk head is arranged in particular completely within the reinforcing element.
  • one end of the countersunk screw is flush with a surface of the reinforcing element facing away from the structure.
  • the holding device can also be designed as a holding thread, in particular as a metric thread, onto which a retaining nut can be screwed.
  • a reinforcing arrangement with a plurality of fastening screws allows improved load transfer from the structure to the reinforcing element. Due to the frictional connection between the fastening screw and the reinforcing element, each fastening screw is involved in the load transfer. In particular, each fastening screw is equally involved in the load transfer.
  • the reinforcing arrangement comprises at least two fastening screws, in particular at least five fastening screws, in particular at least ten fastening screws, in particular at least fifty fastening screws and in particular at most one thousand fastening screws. Along the length of the reinforcing element, the fastening screws can be arranged in a row one behind the other.
  • the fastening screws multi-row, in particular two rows, in particular three rows and in particular four rows to install. It is also conceivable, offset along the length of the reinforcing element, the fastening screws to install.
  • An amplification arrangement in which the fastening screws can be arranged on the building in accordance with the load enables a purposeful reinforcement of the building.
  • the fastening screw density is understood to be the number of fastening screws per unit area.
  • the fastening screw density is thus greater, the larger the number of fastening screws per unit area.
  • a comparatively large fastener element density, that is, fastening screw density is required in particular in areas of the structure in which a high load is expected or occurs.
  • areas of high stress of the structure can be determined experimentally by determining a vibration load or a force measurement. Areas of high stress can also be determined empirically, for example on the basis of standardized load tables.
  • the load of the structure can also be calculated, for example by means of finite element calculation methods.
  • a reinforcing arrangement in which the fastening screw has a tool portion for applying a tool for torque transmission allows easy attachment of the fastening screw.
  • the anchoring of the fastening screw to the structure is simplified.
  • the tool section is designed as a non-circular cross-sectional shape relative to a screw longitudinal axis.
  • the non-circular cross-sectional shape is embodied in particular on the inside, that is to say as an inner contour, on the tool section.
  • the tool section is designed as an inner slot, as an inner cross, as a hexagon socket, as a polygonal round and in particular as a hexalobular.
  • the invention has the further object of simplifying a method for reinforcing a structure.
  • the core of the invention is to attach a reinforcement assembly according to the invention to a provided building, wherein the provided structure, in particular by prior damage and / or aging and / or impressed loads is in need of reinforcement.
  • a reinforcement assembly according to the invention is attached to a provided building, wherein the provided structure, in particular by prior damage and / or aging and / or impressed loads is in need of reinforcement.
  • the reinforcing element is arranged on the structure and by means of at least one Fixing screw attached to the building.
  • the fastening screw is anchored to the structure. Due to the configuration of the fastening screw, the order of fastening the reinforcing element and anchoring the fastening screw is fixed to the building.
  • a frictional connection of the fastening screw takes place at the load-removal section in the passage opening of the reinforcing element.
  • the reinforcing element is designed in two parts.
  • the method allows a prestressed attachment of the same to the structure.
  • a first reinforcing element part and a second reinforcing element part are provided which are connected to the structure independently of one another.
  • the reinforcing member parts connected to the structure are prestressed by means of a tensioning element and in the prestressed arrangement the multipart reinforcing element is fastened to the component.
  • a method in which a filling of a fatigue-resistant mass takes place in a gap arranged between the fastening screw and the reinforcing element allows a simple realization of the frictional connection between the fastening screw and the reinforcing element.
  • the fatigue-resistant mass for filling is liquid and in particular a viscosity of at most 100 mPa ⁇ s, in particular of at most 500 mPa ⁇ s, in particular of at most 1000 mPa ⁇ s, in particular of at most 10000 mPa ⁇ s.
  • the fatigue resistant mass may be filled in the through hole before or after the fixing screw is passed through the through hole.
  • a previous filling ensures that the remaining gap is reliably filled with the fatigue-proof mass. Unnecessary volume of the fatigue-proof mass is displaced out of the gap when the fastening screw is inserted. It is also possible to first perform the fastening screw through the through hole and then fill the fatigue-resistant mass in the remaining gap. This procedure is particularly advantageous when the fatigue-resistant mass has a low viscosity, which is in particular at most 500 mPa ⁇ s and in particular at most 100 mPa ⁇ s. It is impossible that the fatigue-resistant mass can get into the bore of the building. The anchoring of the fastening screw in the building is not affected by the fatigue-resistant mass. The use of fatigue-resistant mass can be well-dosed. The consumption of the fatigue-proof mass is reduced.
  • the attachment of the reinforcing element comprises attaching a retaining nut to a holding thread
  • the subsequent attachment of the reinforcing arrangement to an existing structure is possible in an uncomplicated manner.
  • Fig. 1 shows a building 1 in the form of a concrete element for a bridge.
  • the structure 1 can be newly built. It can also be an existing building.
  • the building 1 is solely for illustrative reasons in Fig. 1 shown as a rectangular bar element.
  • the building 1 may also have another, in particular deviating from a rule geometry geometry.
  • the structure 1 is arranged on several, in particular at least two, supports 2.
  • external loads F which can act as point, line and / or surface loads on the building 1 and in particular act in the vertical direction 3
  • the net weight of the structure 1 also applies as load F.
  • the total vertical load caused by the loads F is absorbed by the supports 2.
  • a deflection of the building 1 causes a tensile stress on the supports 2 facing bottom 4, in particular as a result of stretching.
  • At one of the bottom 4 opposite top 5 of the structure 1 occurs according to a compressive stress.
  • the reinforcement assembly 6 comprises a reinforcing element 7 and a plurality of connecting elements in the form of fastening screws 8, by means of which the reinforcing element 7 is attached to the structure 1.
  • the attached to the bottom 4 reinforcing element 7 thus serves to absorb tensile stresses.
  • the reinforcing element 7 is a tension element.
  • reinforcing element 9 is shown, which is designed as a pressure element.
  • the reinforcing elements 7, 9 are designed substantially identical and differ only by the location of their arrangement on the structure 1.
  • the reinforcing elements 7, 9 are made in one piece.
  • the reinforcing element 9 has a reduced length L relative to the reinforcing element 7.
  • the length L is significantly larger than one perpendicular to the plane of the Fig. 1 extending width B.
  • the width B is greater than the thickness D of the reinforcing element 7.
  • the reinforcing element 7 is designed as a metal lamella.
  • the lamella can also be made of carbon fiber, so carbon. Carbon fiber is particularly suitable for absorbing tensile stresses.
  • the reinforcing element 7 has a plurality of passage openings 10. Through the passage opening 10, the fastening screw 8 is guided.
  • the passage opening 10 has an inner diameter d i .
  • the fastening screws 8 are arranged distributed unevenly on the structure 1, in particular along the length L of the reinforcing element 7. In particular, in the regions adjacent to the supports 2 on the underside 4, comparatively more fastening screws 8 are arranged than, for example, in a middle region between the supports 2. This means that in the areas facing the supports 2 on the underside 4 of the structure 1 there is a higher fastening screw density. In these areas, a higher load transfer from the structure 1 via the fastening screws 8 in the reinforcing element 7 take place. According to the exemplary embodiment shown, in each case a line load is introduced in a corresponding region on the upper side 5 of the structure 1, which leads to increased stress, so that the areas of increased fastening screw density at the lower side 4 are required. Increased mounting bolt density may also be required due to other load conditions.
  • the fastening screw 8 is designed according to the embodiment shown as a concrete screw.
  • the fastening screw 8 has a screw longitudinal axis 11.
  • the anchoring portion 12 has a length Lv.
  • the anchoring portion 12 has an outer cutting thread 13, with which the fastening screw 8 is screwed directly into a borehole of the building 1.
  • the self-tapping outer cutting thread 13 cuts the required threads in the material surrounding the borehole.
  • a thread-free section may be provided at a front end 14 of the fastening screw 8.
  • the front end 14 may be implemented with a Ein Fabricfase.
  • the along the screw longitudinal axis 11 oriented length Lv of the anchoring portion 12 is between 30% and 50% of the total length L ges of the fastening screw 8.
  • a further intermediate portion 24 may be executed without threads.
  • the shank 21 in the intermediate section 24 may be identical to the shank 21 in the load-removal section 20. In this case, no distinction is made between the intermediate section 24 and the load transfer section 20.
  • a holding portion 16 is provided at a rear, outer end 15 of the fastening screw 8, a holding portion 16 is provided at a rear, outer end 15 of the fastening screw 8, a holding portion 16 is provided. The holding section 16 serves to hold the reinforcing element 7 on the structure 1.
  • the holding section 16 comprises a holding device, which according to the exemplary embodiment shown comprises a holding thread 17 and a retaining nut 18 which can be screwed onto it.
  • the retaining thread 17 is designed as a metric external thread.
  • the retaining nut 18 is a corresponding to the retaining thread 17 outer hex nut.
  • a washer 19 serves to increase the contact surface between the retaining nut 18 and the reinforcing element 7.
  • the holding portion 16 has a length L H , which is between 20% and 50% of the total length L tot of the fastening screw 8.
  • a tool section is provided on the fastening screw 8.
  • the tool section allows attachment of a tool for torque transmission.
  • the tool section thus enables the fastening screw 8 to be screwed in by means of a tool into a borehole in the building 1.
  • the tool section is designed according to the exemplary embodiment shown as a hexagon socket (not shown).
  • the holding section 16 is adjoined by a load transfer section 20.
  • the length L A of the load-removal section 20 is essentially predetermined by the thickness D of the reinforcing element 7.
  • the fastening screw 8, in particular the shaft 21, has an outer diameter d a .
  • the outer diameter d a is smaller than the inner diameter d i of the through opening 10 of the reinforcing element 7.
  • the fastening screw 8 is arranged concentrically in the passage opening 10.
  • the fact that the outer diameter d a of the shaft 21 is smaller than the inner diameter d i of the through hole 10 results between the fastening screw 8 and the reinforcing element 7, an annular gap 22.
  • the gap 22 is a fatigue-resistant mass, that is arranged incompressible mass 23, which allows a non-positive connection of the fastening screw 8 with the reinforcing element 7.
  • the fastening screw 8 is arranged eccentrically in the passage opening 10.
  • An eccentric arrangement can for example, resulting from the fact that hole edge distances of the through holes 10 in the reinforcing element 7 tolerated deviating from the distances of the screw longitudinal axes 11 adjacent fastening screws 8. Such a deviation results in particular from the setting process, ie the insertion of the fastening screw 8 in the designated hole of the building 1.
  • the eccentric arrangement of the fastening screw 8 in the through hole 10 is unproblematic for the function of the reinforcement assembly 6.
  • the gap 22 is given in full, in particular along a circumferential angle about the helical longitudinal axis 11 of at least 270 °, in particular of at least 300 °, in particular of at least 330 ° and in particular of at least 345 °.
  • First holes 1 are provided for the fastening screws 8 in the building.
  • a bore is provided for each fastening screw 8.
  • the arrangement of the holes in the structure 1, so the resulting mounting screws density on the bottom 4 or the top 5, is based on a determined, measured and / or predicted load on the structure 1.
  • the mounting screw 8 with a tool in the bore of the structure 1 screwed.
  • the self-tapping outer cutting thread 13 cuts a required anchoring thread in the borehole wall.
  • the fastening screw 8 is screwed into the borehole so far that a projection section of the fastening screw protrudes on the underside 4 of the structure 1.
  • the protruding portion substantially corresponds to the holding portion 16 together with the load-removing portion 20.
  • the reinforcing element 7 is placed from below on the building 1.
  • the passage openings 10 on the reinforcing element 7, for example by drilling, are provided in advance. It is advantageous to provide the through-openings 10 only where a connection with a fastening screw 8 is to take place. As a result, unwanted weakenings of the reinforcing element 7 are avoided.
  • the incompressible mass 23 is introduced into the gap 22 between the fastening screw 8 and the reinforcing element 7.
  • the disc 19 is placed and the retaining nut 18 is screwed onto the retaining thread 17.
  • the reinforcing element 7 is held on the structure 1 by means of the fastening screw 8.
  • the fastening screw 8 is frictionally connected to the fastening screw 8 in the region of the load-removal section 20.
  • the gap 22 is completely filled with the incompressible mass 23.
  • the connection between the fastening screw 8 and reinforcing element 7 is free of play.
  • the reinforcing element 7a is designed as a tension element.
  • the main difference consists in the design of the fastening screw 8a, which is designed according to the second embodiment as a countersunk screw.
  • the holding device is formed by the countersunk head 25.
  • the countersunk head 25 is frustoconical. Starting from an oriented perpendicular to the screw longitudinal axis 11 end face 26 is a tapered conical to the building 1 tapered surface 27, which merges into the cylindrical shaft 21.
  • the countersunk head 25 forms an undercut along the screw longitudinal axis 11. Due to the undercut unintentional release of the reinforcing element 7a is excluded from the building 1.
  • a maximum outer diameter of the fastening screw 8a is greater than a minimum inner diameter of the through-hole 10a. Regardless of the amount of incompressible mass 23 filled in the throughbore 10a, a reliable attachment of the reinforcing element 7a is made possible.
  • the countersunk head 25 forms a radially projecting collar of the fastening screw 8a.
  • the collar can also be designed in that the surface 27 is not inclined and in particular parallel to Face 26 is oriented.
  • the screw has a retractable screw head, which has a parallel to the screw longitudinal axis 11 oriented screw head thickness, which is constant in a direction radial to the screw longitudinal axis 11.
  • the passage opening 10a has a sectionally frusto-conical region.
  • the throughbore is geometrically similar to the countersunk screw 8a, so that the gap 22a between the fastening screw 8a and the reinforcing element 7a has a constant thickness substantially along the screw longitudinal axis 11.
  • the length L H of the holding portion 16a and the length L A of the load transferring portion 20a are reduced.
  • the sum of the lengths L A and L H corresponds to the thickness D of the reinforcing element 7a.
  • the length L H is about 10% of the total length L ges of the fastening screw 8a.
  • the length L A of the Lastabtragsabitess 20 a is about 10% of the total length L ges of the mounting screw 8 a.
  • the gap 22a is filled with the incompressible mass 23.
  • the mass 23 completely fills the resulting gap 22a between the fastening screw 8a and the reinforcing element 7a.
  • the reinforcing element 7a it is also conceivable to arrange the reinforcing element 7a on the building 1, without the mass 23 being provided in the passage openings 10a. It can then be screwed in the fastening screw 8a. In the resulting gap, the mass can be filled.
  • the reinforcing element 7b according to the invention is designed in two parts with a first reinforcing member 28 and a second reinforcing member 29.
  • the first reinforcing member member 28 and the second reinforcing member member 29 have a blade analogous to the first embodiment.
  • a first connection section 31 extends from the respective slat, in particular perpendicular to the underside 4 of the structure 1 on the first reinforcement element part 28, and a second connection section 32 on the second reinforcement element part 29. At the first connection section 31 there is a first tension section 33 and at the second connection section 32, a second tension section 34 is arranged.
  • the first tension portion 33 and the second tension portion 34 are oriented as planar portions parallel to each other.
  • the first voltage section 33 and the second voltage section 34 each have a passage opening, which are in particular arranged concentrically to one another.
  • the tension element 30 is inserted in the form of a metric screw and biased by a fastening nut 35 along a biasing line of action.
  • the fastening nut 35 is secured by means of a counter nut 36.
  • the biasing line of action is oriented parallel to the lamellae of the reinforcing element parts 28, 29.
  • the biasing action line is oriented in particular perpendicular to the screw longitudinal axes 11.
  • the biasing line of action corresponds to the longitudinal direction of the reinforcing element 7b.
  • the biasing line of action corresponds to the respective longitudinal direction of the first reinforcing element part 28 and the second reinforcing element part 29.
  • the pre-tension is intended to counteract potential cracks which may occur along a potential tear line 37 or parallel thereto.
  • the tear line 37 is oriented approximately at a 45 ° angle to the bottom 4 of the structure 1.
  • the tension portions 33, 34 are respectively disposed in an end portion of the first reinforcing member part 28 and the second reinforcing member part 29.
  • the first voltage portion 33 and the second voltage portion 34 are disposed adjacent to each other.
  • the first reinforcing element part 28 and the second reinforcing element part 29 are each fastened separately to the building 1, by first of all using exactly one fastening screw 8 for fastening the respective reinforcing element part 28 and 29.
  • the first reinforcing element part 28 with the in Fig. 5 shown on the left fastening screw 8 and the second reinforcement member 29 with the in Fig. 5 Secured screw 8 shown on the right attached to the structure 1. It is essential that a distance from the respective fastening screw 8 to the respective tension section 33 or 34 is as large as possible.
  • the reinforcing element parts 28, 29 fastened to the structure 1 by means of a respective fastening screw 8 are connected to one another by means of the tensioning element 30 and then prestressed along the direction of biasing action.
  • the further fastening elements 8 can be attached.
  • the required holes are introduced into the structure 1 through the passage openings in the reinforcing element 7b on the underside 4 of the structure 1.
  • the fastening screws 8 are screwed into the holes and filled the annular gap between the fastening screw and through hole with the incompressible mass 23.

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Description

  • Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 214 473.6 in Anspruch. Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsanordnung für ein Bauwerk sowie ein Verfahren zum Verstärken eines Bauwerks mit einer derartigen Verstärkungsanordnung.
  • Aus dem Stand der Technik, insbesondere "Hilti HIT-HY200 with HIT-Z", JP 2009-249 982 A und JP 2005-200 827 A , ist bekannt, für ein Bestandsbauwerk dessen Biegetragfähigkeit dadurch zu steigern, dass Verstärkungslamellen auf die Oberfläche des Bauwerks aufgeklebt werden. Die Klebeverbindung ist nicht oder nur mit sehr aufwändigen Mitteln wieder lösbar. Die Klebeverbindung wird vorwiegend im Außenbereich eingesetzt, wobei Umgebungseinflüsse wie Temperatur, Feuchte, Staub und Vibrationsbelastungen des Bauwerks zu einer Alterung und vorzeitigen Schädigung der Klebeverbindung führen können. Das Dokument KR 20030066205 offenbart alle technischen Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1, sowie die Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 11. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beständige, zuverlässige und unaufwändige Verstärkung für ein Bauwerk bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Verstärkungselement mit einem Bauwerk mit mindestens einem Verbindungselement befestigbar ist. Das Verbindungselement ist insbesondere eine Befestigungsschraube. Ein Verbindungselement im Sinne der Erfindung kann auch ein Dübel mit korrespondierender Schraube oder ein Befestigungsanker sein. Insbesondere sind mindestens zwei Verbindungselemente vorgesehen, um eine Zugspannung oder Druckspannung in das Verstärkungselement einzubringen. Um zu gewährleisten, dass in das Bauwerk eingeprägte Lasten von der Befestigungsschraube in das Verstärkungselement kontrolliert abgetragen werden, weist die Befestigungsschraube einen Lastabtragsabschnitt auf. Die Befestigungsschraube ist mit dem Lastabtragsabschnitt in einer Durchgangsöffnung des Verstärkungselements kraftschlüssig mit diesem verbunden. Somit ist ein dauerhaftes und zuverlässiges Abtragen einer Belastung von dem Bauwerk über die Befestigungsschraube in das Verstärkungselement möglich. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Befestigungsschraube und dem Verstärkungselement ist dadurch gewährleistet, dass eine unmittelbare Kraftübertragung von der Befestigungsschraube auf das Verstärkungselement erfolgt. Die Befestigungsschraube ist mit dem Lastabtragsabschnitt in der Durchgangsöffnung des Verstärkungselements spielfrei angeordnet. Ein derartiges Bauwerk ist beispielsweise ein auf mehreren Auflagern angeordnetes Brückenelement, das in Folge von Eigengewicht und/oder äußeren Lasten auf Biegung beansprucht wird. Im mechanischen Sinn handelt es sich um einen Biegebalken. Die mindestens eine Befestigungsschraube weist zudem einen Verankerungsabschnitt auf, mit dem sie im Bauwerk verankert werden kann. Der Verankerungsabschnitt kann ein Außenschneidgewinde aufweisen. Mit dem Außenschneidgewinde kann die Befestigungsschraube unmittelbar in eine dafür vorgesehene Bohrung in dem Bauwerk eingeschraubt werden. Das Verbindungselement ist insbesondere lösbar an dem Bauwerk befestigt. Es ist möglich, das Verstärkungselement von dem Bauwerk zu lösen. Zusätzlich kann eine aushärtende, insbesondere klebende, Masse in die Bohrung des Bauwerks zugegeben werden, um die Verbindung zwischen Befestigungsschraube und Bauwerk, also die Verankerung, zu verbessern. Die Befestigungsschraube weist einen Halteabschnitt auf, um das Verstärkungselement zu halten. Dazu ist eine Haltevorrichtung vorgesehen. Die erfindungsgemäße Verstärkungsanordnung ermöglicht das Befestigen des Verstärkungselements ohne eine Klebeverbindung, insbesondere ohne eine vollflächige Klebeverbindung. Der Einsatz der mindestens einen Befestigungsschraube ist unkompliziert. Die Verstärkungsanordnung kann an einem Bestandsbauwerk nachträglich angebracht werden. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Schraubverbindungen ermöglicht die erfindungsgemäße Verstärkungsanordnung eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung wegen der kraftschlüssigen Anordnung der Befestigungsschraube an dem Verstärkungselement.
  • Bei der Verstärkungsanordnung ist das Verstärkungselement zweiteilig ausgeführt, wobei ein erstes und ein zweites Verstärkungsteil mittels eines Spannelements spannbar miteinander verbindbar sind. Die Verstärkungsanordnung ermöglicht ein Anbringen des Verstärkungselements an dem Bauwerk mit einer Vorspannung. Die Vorspannung wirkt insbesondere einer existierenden und/oder zukünftigen Spannungsbelastung, insbesondere einer Zugspannung oder Druckspannung, entgegen. Die Vorspannung ist insbesondere eine Druckspannung oder eine Zugspannung. Dadurch ist es möglich, bereits existierenden und/oder möglicherweise auftretenden Spannungsrissen entgegenzuwirken. Eine derartige Verstärkungsanordnung wirkt unmittelbar. Insbesondere ist eine Verformung des Bauwerks in Folge eines Spannungsrisses nicht erforderlich, bis das Verstärkungselement aktiviert wird und eine Zugspannungsbelastung abbaut. Die Verstärkungsanordnung mit einem mehrteiligen Verstärkungselement ermöglicht ein frühzeitigeres Eingreifen.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der in dem Spalt eine ermüdungsfeste Masse vorgesehen ist, ermöglicht einen verbesserten Lastabtrag von der Befestigungsschraube über die ermüdungsfeste Masse auf das Verstärkungselement. Insbesondere füllt die ermüdungsfeste Masse den Spalt vollständig aus. Insbesondere ist durch die ermüdungsfeste Masse in dem Spalt eine bezogen auf die Schraubenlängsachse vollumfängliche Verbindung der Befestigungsschraube mit dem Verstärkungselement gewährleistet. Die Befestigungsschraube ist in dem Verstärkungselement spaltfrei angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass, insbesondere für den Fall, dass mehrere Befestigungsschrauben bei der Verstärkungsanordnung verwendet werden, für jede einzelne Schraube der Lastabtrag im Wesentlichen identisch und insbesondere identisch ist. Es ist insbesondere ausgeschlossen, dass Fertigungs- und/oder Montageungenauigkeiten dazu führen, dass eine erste Befestigungsschraube einen größeren Betrag eines Lastabtrags leistet als eine zweite Befestigungsschraube. Dies könnte zu einem vorzeitigen Versagen der ersten Befestigungsschraube, einem anschließenden Versagen der dann überlasteten zweiten Befestigungsschraube und somit zu dem Versagen der Verstärkungsanordnung insgesamt führen. Die Verstärkungsanordnung ermöglicht eine verbesserte Biegetragfähigkeit des Bauwerks. Die ermüdungsfeste Masse kann beim Einfüllen flüssig oder zähflüssig sein und anschließend aushärten. Die ermüdungsfeste Masse kann ein Epoxydharz sein. Die ermüdungsfeste Masse kann auch eine Kunststoffmatrix aufweisen, die mit Verstärkungspartikeln, insbesondere aus Metall, insbesondere Metallspäne, angereichert ist. Insbesondere ist die ermüdungsfeste Masse inkompressibel, insbesondere nach dem Aushärten. Als ermüdungsfeste Masse kann auch eine zementgebundene Masse, insbesondere Verpressmörtel, dienen. Eine Verstärkungsanordnung, bei der ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung größer ist als ein Außendurchmesser des Lastabtragsabschnitts ermöglicht eine unaufwändige und unkomplizierte Anbringung des Verstärkungselements an dem Bauwerk. Die Befestigungsschraube kann durch die Durchgangsöffnung durchgesteckt werden. Insbesondere ist der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung größer als ein Außendurchmesser des Außenschneidgewindes. Die Befestigungsschraube ist beabstandet und insbesondere definiert beabstandet von dem Verstärkungselement angeordnet. Insbesondere ist dadurch ausgeschlossen, dass entlang eines äußeren Umfangs, insbesondere im Bereich des Lastabtragsabschnitts, die Befestigungsschraube bereichsweise an einer Innenwand der Durchgangsöffnung anliegt und bereichsweise kein Kontakt zwischen dem Verstärkungselement und der Befestigungsschraube vorliegt. Insbesondere beträgt der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung mindestens 102% des Außendurchmessers des Lastabtragsabschnitts, insbesondere mindestens 105%, insbesondere mindestens 108%, insbesondere mindestens 110% und insbesondere mindestens 115%. Aufgrund dieses Durchmesserverhältnisses ist zwischen der Befestigungsschraube und dem Verstärkungselement ein Spalt vorgesehen. Der Spalt ist insbesondere im Bereich des Lastabtragsabschnitts und der Durchgangsöffnung angeordnet. Der Spalt ist insbesondere zumindest abschnittsweise ringförmig ausgeführt. Der Spalt kann entlang einer Schraubenlängsachse einen veränderlichen Durchmesser aufweisen und insbesondere abschnittsweise konisch ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass die Befestigungsschraube mit einem äußeren Umfang bereichsweise unmittelbar an der Seitenwand der Durchgangsöffnung anliegt. In jedem Fall ist die Befestigungsschraube zumindest bereichsweise entlang einer Umfangsrichtung um eine Schraubenlängsachse beabstandet von der Durchgangsöffnung angeordnet.
  • Die Verstärkungsanordnung ermöglicht die Verwendung des Verstärkungselements als Zugelement oder als Druckelement. Bei der Verwendung als Zugelement ist das Verstärkungselement an einer auf Zugbeanspruchung belasteten Oberfläche des Bestandsbauwerks angebracht. Bei einem auf Lagern angeordneten Einfeld-Brückenträger ist dies typischerweise die Unterseite der Brücke bzw. des Brückenträgers. Ein Einfeld-Brückenträger ist ein einteiligen Brückenträger, der auf Stützen, also auf Lagern, angeordnet ist. Die Lager sind insbesondere in einem jeweiligen Endbereich des Einfeld-Brückenträgers angeordnet. Ein Mehrfeld-Brückenträger umfasst mehrere Einfeld-Brückenträger, die benachbart nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere können benachbarte Felder des Mehrfeld-Brückenträgers auf einer gemeinsamen Stütze angeordnet sein, sodass eine Stütze zwei Endabschnitte benachbarter Felder stützt. Ein Feldelement entspricht einem Einfeld-Brückenträger. Bei einem Mehrfeld-Brückenträger tritt Zugbeanspruchung innerhalb eines Feldes, also zwischen zwei Stützen, an der Unterseite des jeweiligen Feldelements auf. Im Bereich der Lager, insbesondere der Stützen, ist mit einer Zugbeanspruchung an der Oberseite des jeweiligen Feldelementes zu rechnen. Die Verstärkungsanordnung ermöglicht aber auch die Anordnung des Verstärkungselements auf einer Oberseite als Druckelement dort, wo Druckbelastungen auftreten. Das Verstärkungselement ist flexibel einsetzbar.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der das Verstärkungselement lamellenförmig mit einer Länge, einer Breite und einer Dicke ausgeführt ist, kann vorteilhaft am Bauwerk angeordnet werden. Insbesondere ist das Verstärkungselement leichtbauend ausgeführt. Das lamellenförmig ausgeführte Verstärkungselement kann zielgerichtet an einem Ort hoher Belastung an dem Bauwerk angebracht sein. Insbesondere ist die Länge des Verstärkungselements deutlich größer als dessen Breite und Dicke. Insbesondere ist die Breite größer als die Dicke des Verstärkungselements. Insbesondere ist die Länge mindestens fünfmal so groß wie die Breite, insbesondere mindestens zehnmal so groß, insbesondere mindestens zwanzigmal so groß, insbesondere mindestens fünfzigmal so groß, insbesondere mindestens hundertmal so groß und insbesondere höchstens eintausendmal so groß wie die Breite. Die Breite des Verstärkungselements beträgt typischerweise etwa das Zweifache bis Zwanzigfache und insbesondere das Dreifache bis Zehnfache der Dicke des Verstärkungselements.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der das Verstärkungselement aus Metall oder aus Kohlefaser hergestellt ist, ermöglicht einen effizienten, zuverlässigen und stabilen Lastabtrag. Insbesondere ist das Verstärkungselement aus Stahl und insbesondere aus Baustahl hergestellt. Diese Materialien sind kostengünstig verfügbar. Kohlefaser ermöglicht eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht. Kohlefaser ist insbesondere für die Aufnahme von Zugbeanspruchungen gut geeignet.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der die Haltevorrichtung als Senkkopf ausgeführt ist, ermöglicht ein unmittelbares Halten des Verstärkungselements mittels der Befestigungsschraube. Der Senkkopf der Befestigungsschraube ist in einer dafür vorgesehenen Senkkopfbohrung des Verstärkungselements angeordnet. Der Senkkopf ist insbesondere vollständig innerhalb des Verstärkungselements angeordnet. Insbesondere schließt eine Stirnseite der Senkkopfschraube bündig mit einer dem Bauwerk abgewandten Oberfläche des Verstärkungselements.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Haltevorrichtung auch als Haltegewinde, insbesondere als metrisches Gewinde, auf das eine Haltemutter aufschraubbar ist, ausgeführt sein. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass die Befestigungsschraube zunächst unabhängig von dem Verstärkungselement in dem Bauwerk verankert werden kann. Auf einen an dem Bauwerk vorstehenden Abschnitt der Befestigungsschraube kann die Verstärkungsanordnung aufgesetzt und anschließend mittels der Haltemutter angeschraubt werden.
  • Eine Verstärkungsanordnung mit mehreren Befestigungsschrauben ermöglicht einen verbesserten Lastabtrag von dem Bauwerk auf das Verstärkungselement. Aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Befestigungsschraube und dem Verstärkungselement ist jede Befestigungsschraube an dem Lastabtrag beteiligt. Insbesondere ist jede Befestigungsschraube gleichmäßig an dem Lastabtrag beteiligt. Die Verstärkungsanordnung umfasst mindestens zwei Befestigungsschrauben, insbesondere mindestens fünf Befestigungsschraube, insbesondere mindestens zehn Befestigungsschrauben, insbesondere mindestens fünfzig Befestigungsschrauben und insbesondere höchstens eintausend Befestigungsschrauben. Entlang der Länge des Verstärkungselements können die Befestigungsschrauben einreihig hintereinander angeordnet sein. In Abhängigkeit der Breite des Verstärkungselements und/oder des Durchmessers der Befestigungsschrauben ist es auch möglich, entlang der Länge des Verstärkungselements die Befestigungsschrauben mehrreihig, insbesondere zweireihig, insbesondere dreireihig und insbesondere vierreihig anzubringen. Es ist auch denkbar, entlang der Länge des Verstärkungselements die Befestigungsschrauben versetzt anzubringen.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der die Befestigungsschrauben belastungsgerecht an dem Bauwerk anordenbar sind, ermöglicht eine zielgerichtete Verstärkung des Bauwerks. Insbesondere ist es möglich, eine veränderliche Befestigungsschraubendichte an dem Bauwerk und/oder dem Verstärkungselement zu schaffen. Als Befestigungsschrauben-Dichte wird die Anzahl der Befestigungsschrauben je Flächeneinheit verstanden. Die Befestigungsschrauben-Dichte ist also umso größer, je größer die Anzahl der Befestigungsschrauben je Flächeneinheit ist. Eine vergleichsweise große Verbindungselement-Dichte, also Befestigungsschrauben-Dichte, ist insbesondere in Bereichen des Bauwerks erforderlich, in welchen eine hohe Belastung erwartet wird oder auftritt. Bereiche hoher Belastung des Bauwerks können beispielsweise experimentell durch Ermittlung einer Schwingungsbelastung oder einer Kraftmessung ermittelt werden. Bereiche hoher Belastung können auch empirisch, beispielsweise aufgrund von standardisierten Lasttabellen ermittelt werden. Die Belastung des Bauwerks kann auch berechnet werden, beispielsweise mittels Finite-Elemente-Berechnungsverfahren.
  • Eine Verstärkungsanordnung, bei der die Befestigungsschraube einen Werkzeugabschnitt zum Ansetzen eines Werkzeugs für eine Drehmomentübertragung aufweist, ermöglicht eine unkomplizierte Anbringung der Befestigungsschraube. Das Verankern der Befestigungsschraube an dem Bauwerk ist vereinfacht. Insbesondere ist der Werkzeugabschnitt als eine bezogen auf eine Schraubenlängsachse unrunde Querschnittsform ausgeführt. Die unrunde Querschnittsform ist insbesondere im Inneren, also als innere Kontur, an dem Werkzeugabschnitt ausgeführt. Insbesondere ist der Werkzeugabschnitt als Innenschlitz, als Innenkreuz, als Innensechskant, als Innenmehrrund und insbesondere als Innensechsrund ausgeführt.
  • Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verstärken eines Bauwerks zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, eine erfindungsgemäße Verstärkungsanordnung an einem bereitgestellten Bauwerk anzubringen, wobei das bereitgestellte Bauwerk, insbesondere durch Vorschädigungen und/oder Alterungen und/oder eingeprägte Lasten verstärkungsbedürftig ist. Zunächst wird mindestens eine Bohrung in das Bauwerk eingebracht. Das Verstärkungselement wird an dem Bauwerk angeordnet und mittels der mindestens einen Befestigungsschraube an dem Bauwerk befestigt. Die Befestigungsschraube wird an dem Bauwerk verankert. Durch die Ausgestaltung der Befestigungsschraube ist die Reihenfolge von Befestigen des Verstärkungselements und Verankern der Befestigungsschraube an dem Bauwerk festgelegt. Abschließend erfolgt ein kraftschlüssiges Verbinden der Befestigungsschraube an dem Lastabtragsabschnitt in der Durchgangsöffnung des Verstärkungselements. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass an einem bereits existierenden Bauwerk, also an einem Bestandsbauwerk, die Verstärkungsanordnung unkompliziert und insbesondere nachträglich unaufwändig anbringbar ist. Es ist möglich, ein Bauwerk nachträglich zu verstärken. Das Verstärken des Bauwerks ist unaufwändig und unmittelbar anwendbar. Die weiteren Vorteile des Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Verstärkungsanordnung, worauf hiermit verwiesen wird. Bei dem Verfahren ist das Verstärkungselement zweiteilig ausgeführt ist. Das Verfahren ermöglicht eine vorgespannte Anbringung desselben an dem Bauwerk. Dazu ist ein erstes Verstärkungselementteil und ein zweites Verstärkungselementteil vorgesehen, die unabhängig voneinander mit dem Bauwerk verbunden werden. Die mit dem Bauwerk verbundenen Verstärkungselementteile werden mittels eines Spannelements vorgespannt und in der vorgespannten Anordnung wird das mehrteilige Verstärkungselement an dem Bauteil befestigt.
  • Ein Verfahren, bei dem ein Einfüllen einer ermüdungsfesten Masse in einen zwischen der Befestigungsschraube und dem Verstärkungselement angeordneten Spalt erfolgt, ermöglicht eine unkomplizierte Realisierung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Befestigungsschraube und Verstärkungselement. Es ist möglich, dass die ermüdungsfeste Masse für das Einfüllen flüssig ist und insbesondere eines Viskosität von höchstens 100 mPa · s, insbesondere von höchstens 500 mPa · s, insbesondere von höchstens 1000 mPa · s, insbesondere von höchstens 10000 mPa · s aufweist. Je höher die Viskosität, also je größer die Zähigkeit der ermüdungsfesten Masse, desto geringer ist das Risiko, dass die ermüdungsfeste Masse aus dem Spalt in Folge der Schwerkraft nach unten heraus tropft.
  • Die ermüdungsfeste Masse kann in die Durchgangsöffnung eingefüllt werden bevor oder nachdem die Befestigungsschraube durch die Durchgangsöffnung durchgeführt wird. Bei einem vorherigen Befüllen ist gewährleistet, dass der verbleibende Spalt zuverlässig mit der ermüdungsfesten Masse ausgefüllt ist. Nicht erforderliches Volumen der ermüdungsfesten Masse wird beim Einsetzen der Befestigungsschraube aus dem Spalt heraus verdrängt. Es ist auch möglich, zunächst die Befestigungsschraube durch die Durchgangsöffnung durchzuführen und anschließend die ermüdungsfeste Masse in den verbleibenden Spalt einzufüllen. Dieses Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die ermüdungsfeste Masse eine geringe Viskosität aufweist, die insbesondere höchstens 500 mPa · s und insbesondere höchstens 100 mPa · s beträgt. Es ist ausgeschlossen, dass die ermüdungsfeste Masse in die Bohrung des Bauwerks gelangen kann. Die Verankerung der Befestigungsschraube in dem Bauwerk ist durch die ermüdungsfeste Masse nicht beeinträchtigt. Der Einsatz der ermüdungsfesten Masse kann wohldosiert erfolgen. Der Verbrauch der ermüdungsfesten Masse ist reduziert.
  • Bei einem Verfahren, bei dem mehrere Befestigungsschrauben an dem Bauwerk angeordnet werden, kann insbesondere die Befestigungsschraubendichte gezielt beeinflusst werden.
  • Bei einem Verfahren, bei dem die Befestigung des Verstärkungselements ein Anbringen einer Haltemutter an einem Haltegewinde umfasst, ist das nachträgliche Anbringen der Verstärkungsanordnung an einem Bestandsbauwerk unkompliziert möglich.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch ein Bauwerk mit einer Verstärkungsanordnung gemäß einem nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
    Fig. 3
    eine vergrößerte Detailansicht gemäß Fig. 2,
    Fig. 4
    eine Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Verstärkungsanordnung gemäß einem nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und
    Fig. 5
    eine Fig. 1 entsprechende Darstellung der erfindungsgemäßen Verstärkungsanordnung
  • Fig. 1 zeigt ein Bauwerk 1 in Form eines Betonelements für eine Brücke. Das Bauwerk 1 kann neu errichtet sein. Es kann sich auch um ein Bestandsbauwerk handeln. Das Bauwerk 1 ist allein aus darstellerischen Gründen in Fig. 1 als Rechteckbalkenelement dargestellt. Das Bauwerk 1 kann auch eine andere, insbesondere von einer Regel-Geometrie abweichende Geometrie aufweisen. Das Bauwerk 1 ist auf mehreren, insbesondere mindestens zwei, Auflagern 2 angeordnet. In Folge äußerer Lasten F, die als Punkt-, Linien- und/oder Flächenlasten an dem Bauwerk 1 angreifen können und insbesondere in vertikaler Richtung 3 wirken, ist das Bauwerk 1 auf Biegung beansprucht. Als Last F gilt auch das Eigengewicht des Bauwerks 1. Die vertikale Gesamt-Belastung, die von den Lasten F verursacht wird, wird von den Auflagern 2 aufgenommen. Eine Durchbiegung des Bauwerks 1 bewirkt eine Zugbeanspruchung an einer den Auflagern 2 zugewandten Unterseite 4, insbesondere in Folge der Dehnung. An einer der Unterseite 4 gegenüberliegenden Oberseite 5 des Bauwerks 1 tritt entsprechend eine Druckbeanspruchung auf.
  • An der Unterseite 4 ist eine Verstärkungsanordnung 6 vorgesehen. Die Verstärkungsanordnung 6 umfasst ein Verstärkungselement 7 sowie mehrere Verbindungselemente in Form von Befestigungsschrauben 8, mittels der das Verstärkungselement 7 an dem Bauwerk 1 befestigt ist. Das an der Unterseite 4 angebrachte Verstärkungselement 7 dient also zur Aufnahme von Zugbeanspruchungen. Das Verstärkungselement 7 ist ein Zugelement.
  • Rein schematisch ist in Fig. 1 an der Oberseite 5 ein weiteres Verstärkungselement 9 dargestellt, das als Druckelement ausgeführt ist. Die Verstärkungselemente 7, 9 sind im Wesentlichen identisch ausgeführt und unterscheiden sich lediglich durch den Ort ihrer Anordnung an dem Bauwerk 1. Die Verstärkungselemente 7, 9 sind einteilig ausgeführt.
  • Das Verstärkungselement 9 weist gegenüber dem Verstärkungselement 7 eine reduzierte Länge L auf. Die Länge L ist deutlich größer als eine sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 erstreckende Breite B. Die Breite B ist größer als die Dicke D des Verstärkungselements 7.
  • Das Verstärkungselement 7 ist als Metall-Lamelle ausgeführt. Die Lamelle kann auch aus Kohlefaser, also Carbon, ausgeführt sein. Kohlefaser eignet sich besonders, um Zugbeanspruchungen aufzunehmen. Das Verstärkungselement 7 weist mehrere Durchgangsöffnungen 10 auf. Durch die Durchgangsöffnung 10 ist die Befestigungsschraube 8 geführt. Die Durchgangsöffnung 10 weist einen Innendurchmesser di auf.
  • Die Befestigungsschrauben 8 sind an dem Bauwerk 1, insbesondere entlang der Länge L des Verstärkungselements 7, ungleichmäßig verteilt angeordnet. Insbesondere in den den Auflagern 2 benachbarten Bereichen an der Unterseite 4 sind vergleichsweise mehr Befestigungsschrauben 8 angeordnet als beispielsweise in einem zwischen den Auflagern 2 mittleren Bereich. Das bedeutet, dass in den den Auflagern 2 zugewandten Bereichen an der Unterseite 4 des Bauwerks 1 eine höhere Befestigungsschrauben-Dichte vorliegt. In diesen Bereichen kann ein höherer Lastabtrag von dem Bauwerk 1 über die Befestigungsschrauben 8 in das Verstärkungselement 7 erfolgen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird in einem korrespondierenden Bereich an der Oberseite 5 des Bauwerks 1 jeweils eine Linienlast eingebracht, die zu einer erhöhten Beanspruchung führt, so dass die genannten Bereiche erhöhter Befestigungsschrauben-Dichte an der Unterseite 4 erforderlich sind. Eine erhöhte Befestigungsschrauben-Dichte kann auch aufgrund anderer Lastzustände erforderlich sein.
  • Die Befestigungsschraube 8 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Betonschraube ausgeführt. Die Befestigungsschraube 8 weist eine Schraubenlängsachse 11 auf. Entlang der Schraubenlängsachse 11 ist an einem vorderen Ende der Befestigungsschraube 8 ein Verankerungsabschnitt 12 vorgesehen. Der Verankerungsabschnitt 12 weist eine Länge Lv auf. Der Verankerungsabschnitt 12 weist ein Außenschneidgewinde 13 auf, mit dem die Befestigungsschraube 8 unmittelbar in ein Bohrloch des Bauwerks 1 eingedreht ist. Dazu schneidet das selbstschneidende Außenschneidgewinde 13 die erforderlichen Gewindegänge in das das Bohrloch umgebende Material. An einem vorderen Ende 14 der Befestigungsschraube 8 kann ein gewindefreier Abschnitt vorgesehen sein. Das vordere Ende 14 kann mit einer Einführfase ausgeführt sein. Die entlang der Schraubenlängsachse 11 orientierte Länge Lv des Verankerungsabschnitts 12 beträgt zwischen 30% und 50% der Gesamtlänge Lges der Befestigungsschraube 8. Zwischen dem Lastabtragsabschnitt 20 und dem Verankerungsabschnitt 12 kann entlang der Schraubenlängsachse 11 ein weiterer Zwischenabschnitt 24 angeordnet sein. Der Zwischenabschnitt 24 kann gewindelos ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass der Schaft 21 im Zwischenabschnitt 24 identisch zu dem Schaft 21 im Lastabtragsabschnitt 20 ausgeführt ist. In diesem Fall wird zwischen dem Zwischenabschnitt 24 und dem Lastabtragsabschnitt 20 nicht unterschieden. An einem hinteren, äußeren Ende 15 der Befestigungsschraube 8 ist ein Halteabschnitt 16 vorgesehen. Der Halteabschnitt 16 dient zum Halten des Verstärkungselements 7 an dem Bauwerk 1. Der Halteabschnitt 16 umfasst eine Haltevorrichtung, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Haltegewinde 17 und eine darauf aufschraubbare Haltemutter 18 umfasst. Das Haltegewinde 17 ist als metrisches Außengewinde ausgeführt. Die Haltemutter 18 ist eine zu dem Haltegewinde 17 korrespondierende Außen-Sechskant-Mutter. Eine Scheibe 19 dient zur Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen der Haltemutter 18 und dem Verstärkungselement 7. Der Halteabschnitt 16 weist eine Länge LH auf, die zwischen 20% und 50% der Gesamtlänge Lges der Befestigungsschraube 8 beträgt. An dem hinteren Ende 15 und insbesondere innerhalb des Halteabschnitts 16 ist an der Befestigungsschraube 8 ein Werkzeugabschnitt vorgesehen. Der Werkzeugabschnitt ermöglicht ein Ansetzen eines Werkzeugs für eine Drehmomentübertragung. Der Werkzeugabschnitt ermöglicht also das Eindrehen der Befestigungsschraube 8 mittels eines Werkzeugs in ein Bohrloch in dem Bauwerk 1. Der Werkzeugabschnitt ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als nicht dargestellter Innensechskant ausgeführt.
  • Ausgehend von dem hinteren Ende 15 schließt sich dem Halteabschnitt 16 ein Lastabtragsabschnitt 20 an. Die Länge LA des Lastabtragsabschnitts 20 ist im Wesentlichen durch die Dicke D des Verstärkungselements 7 vorgegeben. Innerhalb des Lastabtragsabschnitts 20 ist die Befestigungsschraube, also der Schaft 21 der Befestigungsschraube 8, gewindefrei ausgeführt. Die Befestigungsschraube 8, insbesondere der Schaft 21, weist einen Außendurchmesser da auf. Insbesondere im Bereich des Lastabtragsabschnitts 20 ist der Außendurchmesser da kleiner als der Innendurchmesser di der Durchgangsöffnung 10 des Verstärkungselements 7.
  • Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsschraube 8 konzentrisch in der Durchgangsöffnung 10 angeordnet. Dadurch, dass der Außendurchmesser da des Schafts 21 kleiner ist als der Innendurchmesser di der Durchgangsöffnung 10 resultiert zwischen der Befestigungsschraube 8 und dem Verstärkungselement 7 ein ringförmiger Spalt 22. In dem Spalt 22 ist eine ermüdungsfeste Masse, also eine inkompressible Masse 23 angeordnet, die eine kraftschlüssige Verbindung der Befestigungsschraube 8 mit dem Verstärkungselement 7 ermöglicht.
  • Es ist auch möglich, dass die Befestigungsschraube 8 exzentrisch in der Durchgangsöffnung 10 angeordnet ist. Eine exzentrische Anordnung kann beispielsweise daraus resultieren, dass Lochrandabstände der Durchgangsöffnungen 10 in dem Verstärkungselement 7 abweichend von den Abständen der Schraubenlängsachsen 11 benachbarter Befestigungsschrauben 8 toleriert. Eine derartige Abweichung resultiert insbesondere aus dem Setzvorgang, also dem Einsetzen der Befestigungsschraube 8 in das dafür vorgesehene Bohrloch des Bauwerks 1. Die exzentrische Anordnung der Befestigungsschraube 8 in der Durchgangsöffnung 10 ist für die Funktion der Verstärkungsanordnung 6 unproblematisch. Wesentlich ist, dass der Spalt 22 vollumfänglich, insbesondere entlang eines Umfangswinkels um die Schraubenlängsachse 11 von mindestens 270°, insbesondere von mindestens 300°, insbesondere von mindestens 330° und insbesondere von mindestens 345° gegeben ist.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Verstärken des Bauwerks 1 mit der Verstärkungsanordnung 6 näher erläutert. Zunächst werden in das Bauwerk 1 Bohrungen für die Befestigungsschrauben 8 vorgesehen. Für jede Befestigungsschraube 8 wird eine Bohrung vorgesehen. Die Anordnung der Bohrungen an dem Bauwerk 1, also die daraus resultierende Befestigungsschrauben-Dichte an der Unterseite 4 oder der Oberseite 5, erfolgt auf Basis einer ermittelten, gemessenen und/oder prognostizierten Belastung des Bauwerks 1. Anschließend wird die Befestigungsschraube 8 mit einem Werkzeug in die Bohrung des Bauwerks 1 eingedreht. Dabei schneidet das selbstschneidende Außenschneidgewinde 13 ein erforderliches Verankerungsgewinde in die Bohrlochwand. Die Befestigungsschraube 8 wird soweit in das Bohrloch eingeschraubt, dass ein Überstandsabschnitt der Befestigungsschraube an der Unterseite 4 des Bauwerks 1 übersteht. Der Überstandsabschnitt entspricht im Wesentlichen dem Halteabschnitt 16 zusammen mit dem Lastabtragsabschnitt 20.
  • Auf die jeweiligen Überstandsabschnitte der Befestigungsschrauben 8 wird das Verstärkungselement 7 von unten auf das Bauwerk 1 aufgesetzt. Dabei sind zuvor die Durchgangsöffnungen 10 an dem Verstärkungselement 7, beispielsweise durch Bohren, vorzusehen. Es ist vorteilhaft, die Durchgangsöffnungen 10 nur dort vorzusehen, wo eine Verbindung mit einer Befestigungsschraube 8 erfolgen soll. Dadurch werden unerwünschte Schwächungen des Verstärkungselements 7 vermieden. Anschließend wird in den Spalt 22 zwischen Befestigungsschraube 8 und Verstärkungselement 7 die inkompressible Masse 23 eingefüllt. Anschließend wird die Scheibe 19 aufgesetzt und die Haltemutter 18 auf das Haltegewinde 17 aufgeschraubt. In diesem Zustand ist das Verstärkungselement 7 an dem Bauwerk 1 mittels der Befestigungsschraube 8 gehalten. Nach einem möglicherweise notwendigen Aushärtevorgang ist die Befestigungsschraube 8 im Bereich des Lastabtragsabschnitts 20 kraftschlüssig mit der Befestigungsschraube 8 verbunden. Insbesondere ist der Spalt 22 vollständig mit der inkompressiblen Masse 23 ausgefüllt. Die Verbindung zwischen Befestigungsschraube 8 und Verstärkungselement 7 ist spielfrei.
  • Alternativ ist es auch möglich, zunächst das Verstärkungselement 7 mit in die Durchgangsöffnung 10 eingefüllter Masse 23 an dem Bauwerk 1 anzubringen. Die Befestigungsschrauben 8 werden dann durch die mit der noch nicht ausgehärteten Masse 23 gefüllten Durchgangsöffnungen 10 hindurch in die Bohrung des Bauwerks 1 geführt und dort mittels des Außenschneidgewindes eingedreht.
  • Alternativ ist es auch möglich, zunächst die Befestigungsschrauben 8 in den Bohrungen des Bauwerks 1 zu verankern und anschließend das Verstärkungselement 7 mit mit Masse gefüllter Durchgangsöffnung auf die Befestigungsschraube 8 aufzusetzen. Ein Einfüllen der Masse in den Spalt ist dann nicht erforderlich.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 ein nicht-erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.
  • Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselement 7a als Zugelement ausgeführt. Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausführung der Befestigungsschraube 8a, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Senkkopfschraube ausgeführt ist. Bei der Befestigungsschraube 8a ist die Haltevorrichtung durch den Senkkopf 25 gebildet. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Senkkopf 25 kegelstumpfförmig ausgeführt. Ausgehend von einer senkrecht zur Schraubenlängsachse 11 orientierten Stirnfläche 26 eine konisch zum Bauwerk 1 hin verjüngende Kegelfläche 27 ist, die in den zylindrischen Schaft 21 übergeht. Der Senkkopf 25 bildet entlang der Schraubenlängsachse 11 einen Hinterschnitt. Durch den Hinterschnitt ist ein unbeabsichtigtes Lösen des Verstärkungselements 7a von dem Bauwerk 1 ausgeschlossen. Insbesondere ist ein maximaler Außendurchmesser der Befestigungsschraube 8a größer als ein minimaler Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 10a. Unabhängig von der in die Durchgangsbohrung 10a eingefüllten Menge der inkompressiblen Masse 23 ist eine zuverlässige Befestigung des Verstärkungselements 7a ermöglicht. Der Senkkopf 25 bildet einen radial vorstehenden Kragen der Befestigungsschraube 8a. Der Kragen kann auch dadurch ausgeführt sein, dass die Fläche 27 nicht geneigt und insbesondere parallel zur Stirnfläche 26 orientiert ist. In diesem Fall weist die Schraube einen versenkbaren Schraubenkopf auf, der eine parallel zur Schraubenlängsachse 11 orientierte Schraubenkopfdicke aufweist, die in einer Richtung radial zur Schraubenlängsachse 11 konstant ist.
  • Die Durchgangsöffnung 10a weist einen abschnittsweise kegelstumpfförmigen Bereich auf. Die Durchgangsbohrung ist geometrisch ähnlich zu der Senkkopfschraube 8a ausgeführt, so dass der Spalt 22a zwischen Befestigungsschraube 8a und Verstärkungselement 7a im Wesentlichen entlang der Schraubenlängsachse 11 eine konstante Dicke aufweist.
  • Da die Befestigungsschraube 8a mit dem Senkkopf 25 in dem Verstärkungselement 7a versenkt angeordnet ist, ist die Länge LH des Halteabschnitts 16a und die Länge LA des Lastabtragsabschnitts 20a reduziert. Die Summe der Längen LA und LH entspricht der Dicke D des Verstärkungselements 7a. Die Länge LH beträgt etwa 10% der Gesamtlänge Lges der Befestigungsschraube 8a. Die Länge LA des Lastabtragsabschnitts 20a beträgt etwa 10% der Gesamtlänge Lges der Befestigungsschraube 8a.
  • Der Spalt 22a ist mit der inkompressiblen Masse 23 verfüllt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Anbringung der Verstärkungsanordnung 6a an dem Bauwerk 1 näher erläutert. In das Bauwerk 1 werden Bohrungen für die Befestigungsschrauben 8a gebohrt. Anschließend wird das Verstärkungselement 7a an der Unterseite 4 des Bauwerks 1 angeordnet. In die Durchgangsöffnungen 10a wird jeweils ein Volumen der inkompressiblen Masse 23 gefüllt. Das eingefüllte Volumen entspricht im Wesentlichen dem später verbleibenden Volumen des Spalts 22a bei eingesetzter Befestigungsschraube 8a. Anschließend wird die Befestigungsschraube 8a durch die mit Masse 23 gefüllte Durchgangsöffnung 10a hindurch in die Bohrung des Bauwerks 1 eingeführt und mit dem Außenschneidgewinde 13 in das Bauwerk 1 eingeschraubt. Aufgrund der Verdrängung füllt die Masse 23 den resultierenden Spalt 22a zwischen Befestigungsschraube 8a und Verstärkungselement 7a vollständig aus. Es ist grundsätzlich auch denkbar, das Verstärkungselement 7a an dem Bauwerk 1 anzuordnen, ohne dass die Masse 23 in den Durchgangsöffnungen 10a vorgesehen ist. Es kann dann die Befestigungsschraube 8a eingedreht werden. In den resultierenden Spalt kann die Masse eingefüllt werden.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile halten die selben Bezugszeichen wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten die selben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b.
  • Der wesentliche Unterschied gegenüber den vorstehenden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verstärkungselement 7b zweiteilig ausgeführt ist mit einem ersten Verstärkungsteil 28 und einem zweiten Verstärkungsteil 29. Das erste Verstärkungselementteil 28 und das zweite Verstärkungselementteil 29 weisen eine Lamelle analog dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Von der jeweiligen Lamelle erstreckt sich, insbesondere senkrecht zur Unterseite 4 des Bauwerks 1 an dem ersten Verstärkungselementteil 28 ein erster Anbindungsabschnitt 31 und an dem zweiten Verstärkungselementteil 29 ein zweiter Anbindungsabschnitt 32. An dem ersten Anbindungsabschnitt 31 ist ein erster Spannungsabschnitt 33 und an dem zweiten Anbindungsabschnitt 32 ist ein zweiter Spannungsabschnitt 34 angeordnet.
  • In der an dem Bauwerk 1 montierten Anordnung des Verstärkungselements 7b sind der erste Spannungsabschnitt 33 und der zweite Spannungsabschnitt 34 als flächenhafte Abschnitte parallel zueinander orientiert. Der erste Spannungsabschnitt 33 und der zweite Spannungsabschnitt 34 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, die insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch die fluchtend angeordneten Durchgangsöffnungen der Spannungsabschnitte 33, 34 ist das Spannungselement 30 in Form einer metrischen Schraube durchgesteckt und mittels einer Befestigungsmutter 35 entlang einer Vorspann-Wirklinie vorgespannt. Die Befestigungsmutter 35 ist mittels einer Konter-Mutter 36 gesichert. Die Vorspann-Wirklinie ist parallel zu den Lamellen der Verstärkungselementteile 28, 29 orientiert. Die Vorspann-Wirklinie ist insbesondere senkrecht zu den Schraubenlängsachsen 11 orientiert. Die Vorspann-Wirklinie entspricht der Längsrichtung des Verstärkungselements 7b. Die Vorspann-Wirklinie entspricht der jeweiligen Längsrichtung des ersten Verstärkungselementteils 28 und des zweiten Verstärkungselementteils 29. Die Vorspannung soll möglichen Rissen entgegenwirken, die entlang einer potentiellen Risslinie 37 oder parallel dazu auftreten können. Die Risslinie 37 ist etwa unter einem 45°-Winkel zur Unterseite 4 des Bauwerks 1 orientiert. Die Spannungsabschnitte 33, 34 sind jeweils in einem Endbereich des ersten Verstärkungselementteils 28 und des zweiten Verstärkungselementteils 29 angeordnet. Der erste Spannungsabschnitt 33 und der zweite Spannungsabschnitt 34 sind benachbart zueinander angeordnet.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Anbringung der Verstärkungsanordnung 6b an dem Bauwerk 1 näher erläutert. In das Bauwerk 1 werden Bohrungen für die Befestigungsschrauben 8 gebohrt.
  • Das erste Verstärkungselementteil 28 und das zweite Verstärkungselementteil 29 werden jeweils separat voneinander an dem Bauwerk 1 befestigt, indem jeweils zunächst genau eine Befestigungsschraube 8 zum Befestigen des jeweiligen Verstärkungselementteils 28 und 29 dient. Insbesondere wird das erste Verstärkungselementteil 28 mit der in Fig. 5 ganz links dargestellten Befestigungsschraube 8 und das zweite Verstärkungselementteil 29 mit der in Fig. 5 ganz rechts dargestellten Befestigungsschraube 8 an dem Bauwerk 1 befestigt. Wesentlich ist, dass ein Abstand von der jeweiligen Befestigungsschraube 8 zu dem jeweiligen Spannungsabschnitt 33 bzw. 34 möglichst groß ist. Die mittels jeweils einer Befestigungsschraube 8 an dem Bauwerk 1 befestigten Verstärkungselementteile 28, 29 werden mittels des Spannelements 30 miteinander verbunden und anschließend entlang der Vorspann-Wirkrichtung vorgespannt. In dieser vorgespannten Anordnung können die weiteren Befestigungselemente 8 angebracht werden. Beispielsweise werden dazu die erforderlichen Bohrungen in das Bauwerk 1 durch die Durchgangsöffnungen in dem Verstärkungselement 7b an der Unterseite 4 des Bauwerks 1 eingebracht. Anschließend werden die Befestigungsschrauben 8 in die Bohrlöcher eingeschraubt und der Ringspalt zwischen Befestigungsschraube und Durchgangsöffnung mit der inkompressiblen Masse 23 verfüllt.

Claims (13)

  1. Verstärkungsanordnung für ein Bauwerk (1), umfassend
    a. ein an dem Bauwerk (1) anordenbares Verstärkungselement (7b) und
    b. mindestens ein Verbindungselement (8; 8a) zum Verbinden des Verstärkungselements (7b) mit dem Bauwerk (1), wobei das Verbindungselement (8; 8a) aufweist
    i. einen Verankerungsabschnitt (12) zum Verankern des Verbindungselements (8; 8a) im Bauwerk (1),
    ii. einen eine Haltevorrichtung (17, 18; 25) aufweisenden Halteabschnitt (16; 16a) zum Halten des Verstärkungselements (7b) und
    iii. einen zwischen dem Verankerungsabschnitt (12) und dem Halteabschnitt (16; 16a) angeordneten Lastabtragsabschnitt (20; 20a) zum Abtragen von Lasten von dem Verbindungselement (8; 8a) in das Verstärkungselement (7b),
    wobei das Verbindungselement (8; 8a) mit dem Lastabtragsabschnitt (20; 20a) in einer Durchgangsöffnung (10; 10a) kraftschlüssig mit dem Verstärkungselement (7b) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7b) zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein erstes Verstärkungselementteil (28) und ein zweites Verstärkungselementteil (29) unabhängig voneinander mit dem Bauwerk (1) verbindbar sind und das erste Verstärkungselementteil (28) und das zweite Verstärkungselementteil (29) mittels eines Spannelements (30) spannbar miteinander verbindbar sind für ein Anbringen des Verstärkungselements (7b) an dem Bauwerk (1) mit einer Vorspannung.
  2. Verstärkungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Verbindungselement (8; 8a) und dem Verstärkungselement (7b) angeordneten Spalt (22; 22a) eine ermüdungsfeste Masse (23) vorgesehen ist, wobei insbesondere ein Innendurchmesser (di) der Durchgangsöffnung (10; 10a) größer ist als ein Außendurchmesser (da) des Lastabtragsabschnitts (20; 20a), wobei insbesondere gilt: di ≥ 1,02 · da, insbesondere di ≥ 1,05 · da, insbesondere di ≥ 1,08 · da, insbesondere di ≥ 1,10 · da und insbesondere di ≥ 1,15 · da.
  3. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7b) ein Zugelement oder ein Druckelement ist.
  4. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7b) lamellenförmig mit einer Länge (L), einer Breite (B) und einer Dicke (D) ausgeführt ist, wobei insbesondere gilt: L >> B > D.
  5. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7b) aus Metall, insbesondere aus Stahl, insbesondere aus Baustahl, oder aus Kohlefaser hergestellt ist.
  6. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung als Senkkopf (25) ausgeführt.
  7. Verstärkungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung als Haltegewinde (17) mit Haltemutter (18) ausgeführt ist.
  8. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Befestigungsschrauben (8; 8a).
  9. Verstärkungsanordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8; 8a) belastungsgerecht an dem Bauwerk (1) anordenbar sind, wobei insbesondere eine Verbindungselement-Dichte umso größer ist, desto höher die Belastung ist.
  10. Verstärkungsanordnung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8; 8a) einen Werkzeugabschnitt zum Ansetzen eines Werkzeugs für eine Drehmomentübertragung aufweist, wobei der Werkzeugabschnitt insbesondere eine bezogen auf eine Schraubenlängsachse unrunde, insbesondere innere, Querschnittsform aufweist und insbesondere als Innenschlitz, Innenkreuz, Innensechskant, Innenmehrrund und insbesondere Innensechsrund, ausgeführt ist.
  11. Verfahren zum Verstärken eines Bauwerks (1) mit einer Verstärkungsanordnung (6; 6a) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Verfahrensschritte
    - Bereitstellen eines Bauwerks (1),
    - Einbringen mindestens einer Bohrung in das Bauwerk (1),
    - Anordnen des Verstärkungselements (7b) an dem Bauwerk (1),
    - Anbringen des Verstärkungselements (7b) an dem Bauwerk (1) mittels des mindestens einen Verbindungselements (8; 8a),
    - kraftschlüssiges Verbinden des Verbindungselements (8; 8a) mit dem Lastabtragsabschnitt (20; 20a) in der Durchgangsöffnung (10; 10a) des Verstärkungselements (7b),
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7b) zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein erstes Verstärkungselementteil (28) mit dem Bauteil (1) verbunden und ein zweites Verstärkungselementteil (29) unabhängig davon mit dem Bauteil (1) verbunden werden, wobei das erste Verstärkungselementteil (28) mit dem zweiten Verstärkungselementteil (29) mittels eines Spannelements (30) einer Vorspannung beaufschlagt werden, und wobei das Verstärkungselement (7b) in der vorgespannten Anordnung an dem Bauwerk (1) befestigt wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch Einfüllen einer ermüdungsfesten Masse (23) in einen zwischen dem Verbindungselement (8; 8a) und dem Verstärkungselement (7b) angeordneten Spalt (22; 22a), der insbesondere zumindest abschnittsweise ringförmig ausgeführt ist.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Anordnen mehrerer Verbindungselemente (8; 8a) an dem Bauwerk (1), wobei insbesondere eine Verbindungselement-Dichte umso größer ist, desto höher die Belastung ist.
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