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Monday, September 11, 2023, Mailand 2:00 PM Kleben - Mischverbindungen und Qualitätssicherung |
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Aufgeklebte CFK-Pflaster zur Verstärkung angerissener Stahlbauteile |
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Florian Sternsdorff* / Fachgebiet Stahl- und Holzbau
BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland Mathias Euler / Fachgebiet Stahl- und Holzbau BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland Yvonne Ciupack/ Fachgebiet Stahl- und Holzbau BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland |
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Forschungsgegenstand | Der Bedarf an Sanierungsmaßnahmen für ermüdungsgeschädigte Kon-struktionen im Stahlbrückenbau ist hoch. Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) benotet im Jahre 2021 ca. 5 % der Brückentragwerke mit ungenügend oder schlechter. Etwa 23 % der Brücken-tragwerke wurden noch mit ausreichend benotet. Aufgrund der fortschreitenden Nutzungsdauer bestehender Brückentragwerke sowie zunehmender Schwerlasttransporte ist zu erwarten, dass sich der Zustand der Brückentragwerke zukünftig weiter verschlechtert. Forschungsbedarf | Werden Ermüdungsrisse an der Schwachstelle einer Brückenkonstruktion fest-gestellt, treten diese Risse erfahrungsgemäß in größerer Zahl auf. Die Sanierung der betroffenen Brückenkonstruktion erfordert daher in der Regel umfangreiche Sanierungsmaßnahmen, die häufig mit einer Brückensperrung und damit hohen Beeinträchtigungen der Verkehrsinfrastruktur ver-bunden sind. Aus diesem Grund gibt es einen Bedarf für leicht realisierbare Verstärkungsmetho-den im Stahlbrückenbau, die die Restlebensdauer angerissener Bauteile signifikant verlängern, so dass Sanierungsmaßnahmen hinausgezögert werden können. Die Klebtechnik bietet hier im Ver-gleich zu konventionellen Sanierungsmaßnahmen wie dem Reparaturschweißen große Vorteile, da keine zusätzlichen Kerben, metallurgische Störungen und Eigenspannungen durch die Verstär-kungsmaßnahme in das betroffene Bauteil eingetragen werden. Forschungsvorhaben | Im ZIM-Forschungsvorhaben „CFK-TrafficPatch“ wird ein innovatives Pflas-ter aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff (CFK) entwickelt, das mittels Klebtechnik appliziert wird und das angerissene Bauteil lokal verstärkt. Das Ziel der Verstärkungsmaßnahme besteht darin, die Beanspruchungshöhe im Bereich des Ermüdungsrisses so zu reduzieren, dass der Rissfortschritt zum Erliegen kommt. Die hohe Zuverlässigkeit der Verstärkungsmaßnahme wird durch ein innova-tives Messsystem sichergestellt, das eigens zur Detektion von Unregelmäßigkeiten innerhalb der Verstärkungsmaßnahme entwickelt wird. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Auswahl geeigneter Klebstoffe für das neu entwickelte CFK-Pflaster durchgeführt. Die Wirksamkeit des Pflasters wird in Ermüdungsversuchen überprüft. Hierzu werden Risse in Stahlproben erzeugt, die anschließend saniert und einer Schwingbeanspruchung ausgesetzt werden. Im Rahmen des Vortrags werden die entwickelte Verstärkungsmaßnahme und die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen erstmals ausführlicher vorgestellt. |