Verstärkung einer aussteifenden Wandscheibe nach Türdurchbruch
Bei Umbauarbeiten in einem Bestandsgebäude wurde eine neue Türöffnung in eine tragende und aussteifende Wandscheibe geschnitten, was die Wand statisch schwächte. Zur Verstärkung setzten die Ingenieure auf aufgeklebte CFK-Lamellen mit Endverankerung, um die notwendige Zugkraft oberhalb und seitlich der Öffnung aufzunehmen.
Projekt-Beschreibung
Situation
Bei Umbaumaßnahmen in einem Bestandsgebäude war die Erstellung eines neuen Türdurchbruchs in einer tragenden und aussteifenden Wandscheibe erforderlich. Dieser Durchbruch schwächte die Wandscheibe und machte eine Verstärkung erforderlich. Zur Sicherstellung der notwendigen Zugkraftaufnahme oberhalb sowie seitlich der neuen Öffnung wurden aufgeklebte Sto S&P CFK-Lamellen vorgesehen.
Problem
CFK-Lamellen zeigen ihre größten Stärken klassischerweise in der Biegezugverstärkung. Die Zugkraftdifferenzen zwischen den Rissen der Biegebauteile werden von den CFK Lamellen aufgenommen und nach und nach im Beton verankert.
Verbundbruchtkraft setzt Grenzen
Bei reinen Zugbeanspruchungen, wie im vorliegenden Projekt, stellt sich die Situation jedoch anders dar: Hier kann eine CFK-Lamelle nur die Verbundkraft am Einzelriss aktivieren. Damit hängt ihre Wirksamkeit unmittelbar an der lokalen Verbundfestigkeit des Betons – welche im Verhältnis zur hohen Zugfestigkeit der CFK-Lamellen gering ist. Bei einer Zugbeanspruchung größer als die Verbundbruchkraft des Beton, reißt die Lamelle mitsamt der Betondeckung ab.
Als Alternative könnten Schlitzlamellen eingesetzt werden, die durch ihre Einbettung im Beton grundsätzlich höhere Verbundfestigkeiten erreichen. Allerdings erfordern sie eine ausreichende Betondeckung. Und die Anwendung ist durch das Herstellen der Schlitze und den Einbau – insbesondere an Wänden oder über Kopf – sehr aufwendig. In vielen Fällen führt dieser Aufwand zu einer unwirtschaftlichen Lösung. Auch dickere Lamellen haben keinen Effekt auf die Verbundfestigkeit.
CFK-Lamellen und Endverankerungen am wirtschaftlichsten
Für das vorliegende Projekt war daher eine aufgeklebte CFK-Lamelle mit Verbundkrafterhöhung durch Endverankerung die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung. Durch die Endverankerung kann die Verbundbruchkraft infolge des selbstinduzierten Anpressdrucks deutlich erhöht werden.
Die Endverankerung ist kein Standartprodukt und bei den meisten Projekten der Biegeverstärkung nicht erforderlich, bietet aber bei größeren Bewehrungsdifferenzen ohne Biegung einen großen Vorteil. Das von S&P entwickelte Verfahren bei Wänden und Decken, bildet eine weitere Alternative zur wirtschaftlichen Verstärkung bei aussteifenden Bauteilen ohne Biegebeanspruchung.
Lösung
Ein wesentlicher Vorteil der gewählten S&P-Lösung besteht darin, dass die notwendige Verbundkrafterhöhung über eine rechnerisch nachweisbare Endverankerung der CFK-Lamellen erzielt werden konnte. Mit dem Bemessungsprogramm S&P FRP Lamella lässt sich der Nachweis der Endverankerung sowie der gesamten CFK-Verstärkungsmaßnahme effizient führen – selbst komplexere Sondernachweise wie hier lassen sich schnell, und nachvollziehbar durchführen.
Und genau hier spielen Sto S&P CFK-Systeme sowie das Bemessungsprogramm S&P FRP Lamella ihre Stärken aus – flexibel, leistungsfähig und anpassungsfähig an reale Bestandsbedingungen.
Ebenfalls entscheidend ist eine saubere und exakte applikation der Klebebewehrungen und Verankerungen. An dieser Stelle eine grosses Kompliment an die Laumann Betonbau und Sanierungs GmbH für die professionelle Ausführung der Verstärkungen.
