[0001] Die Verstärkung eines bestehenden Bauteils B aus Beton respektive Stahlbeton mit
einem Faserverbundwerkstoff F, um eine auf Biegezug beanspruchte Seite des Bauteils
B zu verstärken, ist bekannt. Hierzu wird ein Faserverbundwerkstoff F auf die beanspruchte
Stelle aufgeklebt. Es ist ebenfalls Stand der Technik, dass ein zusätzlicher Anpressdruck,
welcher am Ende des geklebten Faserverbundwerkstoffes F aufgebracht wird, beispielsweise
mit Stahlplatten und Schrauben, welche in den Traggrund eingreifen, sich positiv auf
das Verhalten des mit einem Faserverbundwerkstoff verstärkten Bauteils auswirkt.
[0002] Trotzdem bleibt das Verankern eines Faserverbundstreifens an seinen Enden eine Schwachstelle.
Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, ein mechanisches Endverankerungselement
für solche Laminatstreifen zu schaffen, welches grössere Kräfte aufzunehmen vermag
und das kostengünstig hergestellt und einfach verbaut werden kann.
[0003] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen,
bestehend aus einer Grundplatte, welche eine Stützfläche bildet, die mit der Richtung
des zu verankernden Endes eines Laminatstreifens in dessen Richtung hin gesehen einen
Winkel W zwischen 85° und 120° einschliesst, und für den aufzuklebenden Laminatendbereich
eine gekrümmte Oberfläche aufweist, sodass der darauf aufgeklebte Endbereich des Laminatendes
eine gegen das Bauwerk B hin gerichtete Krümmung erfährt, dass die Unterseite der
Grundplatte Quernuten aufweist, und die auf die Grundplatte aufzulegende Klemmplatte
eine zur gekrümmten Oberfläche passende gekrümmte Oberfläche als Unterseite aufweist,
und die Klemmplatte an ihrem Ende mit einer nach unten gerichteten Auskragung die
Grundplatte an deren Ende hintergreift, sowie dass die Klemm- und Grundplatte mittels
Schraubverbindungen miteinander verklemmbar sind, und wenigstens mittels eines die
beide Platten durchdringenden Verankerungsbolzen im Bauwerk B verankerbar sind.
[0004] In den Figuren ist das Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen
gezeigt und seine Form und Beschaffenheit sowie seine Funktion wird nachfolgend anhand
dieser Zeichnungen beschrieben und erklärt.
[0005] Es zeigt:
- Figur 1:
- Das Endverankerungselement von der Seite her gesehen, mit einem rechts einlaufenden
Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen;
- Figur 2:
- Das Endverankerungselement von oben gesehen;
- Figur 3:
- Das Endverankerungselement von unten gesehen;
- Figur 4:
- Das Endverankerungselement in einem Längsschnitt in einer an einem Bauwerk B verbauten
Lage mit eingeklemmtem Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen.
[0006] Das Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen
besteht aus einer Grundplatte 1 und einer darauf aufzulegenden zugehörigen Klemmplatte
8, wie in Figur 1 gezeigt. Diese Teile sind zum Beispiel aus Aluminium gefertigt.
Sie können im Spritzguss-Verfahren hergestellt sein, oder stranggepresst oder auch
aus Vollmaterial gefräst sein. Die Grundplatte 1 bildet eine Stützfläche 2, die mit
der Richtung des zu verankernden Endes eines Laminatstreifens 3 in dessen Richtung
hin gesehen einen Winkel W zwischen 85° und 120° einschliesst. Die Grundplatte 1 weist
für den aufzuklebenden Laminatendbereich eine gekrümmte Oberfläche 4 auf, sodass der
darauf aufgeklebte Endbereich 5 des Laminatendes eine gegen das Bauwerk B hin gerichtete
Krümmung 6 erfährt, das heisst das Ende des Lamiantendes ist näher beim Bauwerk als
der Anfang des Laminatendbereiches. In der Unterseite der Grundplatte 1 sind Quernuten
7 ausgeformt, welche zur Aufnahme der Schraubenköpfe 15 von Schrauben bestimmt sind,
welche die Grundplatte 1 senkrecht nach oben durchdringen und nach oben aus der Grundplatte
1 herausragen. Eine Seite des Schraubenkopfes 15 liegt dabei an der seitlichen Wand
16 der Nute 7 an, sodass der Schraubenkopf 15 darin vor einem Verdrehen gesichert
ist. Die auf die Grundplatte 1 aufzulegende Klemmplatte 8 weist eine zur gekrümmten
Oberfläche 4 passende gekrümmte Oberfläche 9 als Unterseite 10 auf. Die Klemmplatte
8 läuft an ihrem Ende in eine nach unten gerichtete Auskragung 11 aus, welche beim
Auflegen auf die Grundplatte 1 dieselbe an deren Ende hintergreift. Die Klemm- 8 und
Grundplatte 1 sind mittels Schraubverbindungen 12 miteinander verspann- und somit
verklemmbar. Wenigstens mittels eines die beiden Platten 8,1 durchdringenden Verankerungsbolzens
13 ist die Grundplatte 1 im Bauwerk B verankerbar.
[0007] Die Figur 2 zeigt das Endverankerungselement von oben gesehen. Man blickt hier auf
die Oberseite der Klemmplatte 8. Diese ist mittels der Kontermuttern 17 auf den Verbindungsschrauben
12 und durch Unterlegen von Distanzscheiben 18 mit denselben verschraubt, sodass die
Klemmplatte 8 mit der darunterliegenden Grundplatte 1 satt verspannt wird und diese
beiden Platten 1,8 kräftig unter Einschluss des zwischenliegenden Endbereiches eines
Laminatstreifens 3 miteinander verklemmt werden. Wie man erkennt sind die Schrauben
beidseits des Endbereiches des Laminatstreifens angeordnet, sodass eine kräftige Verspannung
ermöglicht wird. Weil die Klemmflächen ja in einer Richtung gekrümmt sind, sind die
Grundplatte 1 und die Klemmplatte 8 in der Querrichtung besonders steif und die Schrauben
auf den beiden Seiten des Lamiantstreifens drücken die Klemmflächen dazuwischen satt
aufeinander.
[0008] In Figur 3 sieht man das Endverankerungselement von unten gesehen. Hier sind die
Nuten 7 erkennbar, welche in der Unterseite der Grundplatte 1 ausgeformt sind. Man
erkennt die Schraubenköpfe 15, die mit je einer Seite an der Nuten-Seitenwand 16 anliegen,
sodass sie in den Nuten vor einem Verdrehen gesichert sind. Weil die Vertiefung, in
welche die Grundplatte 1 eingesetzt wird, zuvor mit einem Epoxyharz ausgegossen wird,
werden die Nuten 7 beim Einsetzen der Grundplatte 1 von diesem Epoxyhartz ausgefüllt,
sodass eine zusätzliche Verkrallung der Grundplatte 1 mit dem Bauwerk entsteht.
[0009] Die Figur 4 zeigt das Endverankerungselement in einem Längsschnitt in einer an einem
Bauwerk B verbauten Lage mit eingeklemmtem Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen 3.
Zum Aufbau der Verankerung wird die Vertiefung zunächst mit Epoxyharz ausgegossen,
dann wird die Grundplatte 1 eingesetzt, sodass ihre Stützfläche 2 satt an der dortigen
Wand der Vertiefung anliegt. Dann wird die Grundplatte 1 mit dem Verankerungsbolzen
13 gesichert. Das Epoxyharz wird verdrängt und füllt die Nuten 7 auf der Unterseite
der Grundplatte 1 aus. Dann die gekrümmte Oberseite der Grundplatte 1 mit Epoxyharz
bestrichen und hernach der endseitige Abschnitt des Laminatstreifens unter Krümmung
daraufgedrückt. Die Oberseite des Laminatstreifens wird ebenfalls mit Epoxyharz bestrichen
und dann wird die Klemmplatte 8 aufgesetzt und kräftig mit der Grundplatte 1 verspannt,
unter Einklemmens des zwischenliegenden Endabschnittes des Laminatstreifens.
[0010] Das Neue und Besondere bei der Anwendung dieses Endverankerungselementes besteht
darin, das es ermöglicht, den aufgeklebten Faserverbundwerkstoff F zusätzlich am Ende
in den Traggrund, bestehend vorwiegend aus Beton respektive Stahlbeton, einzubiegen.
Der Faserverbundwerkstoff F, welcher zur Biegezugverstärkung auf die Oberfläche des
Bauteils B aufgeklebt wird, besteht vorzugsweise aus unidirektional angeordneten Faserbündeln,
vorzugsweise aus Kohle-, Glas- oder Aramidfasern. Dieser Faserverbundwerkstoff F wird
über die gesamte Länge des Faserverbundwerkstoffes mit dem Traggrund schubfest mittels
Klebstoff verklebt. Ein oder beide Enden des Faserverbundwerkstoffes werden danach
wie beschrieben zwischen der unteren Grundplatte und der oberen Klemmplatte eingeklebt.
Durch Anziehen der Schraubverbindungen zwischen der Klemm- 8 und Grundplatte 1 wird
der Faserverbundbaustoffstreifen gekrümmt und in den Traggrund eingebogen. Bei Belastung
des Bauteils B entsteht im Faserverbundwerkstoff, welcher auf der biegebeanspruchten
Seite aufgeklebt wird, eine Zugkraft. Am gekrümmten Ende des Faserverbundwerkstoffes
wird die verbleibende Zugkraft, welche durch die Klebeverbindung teilweise bereits
in den Traggrund eingeleitet wurde, umgelenkt. Die resultierende Umlenkkraft U wird
in einem spitzen Winkel über die Stützfläche 2, welche dann als Krafteinleitungsfläche
wirkt, in den Traggrund abgegeben. Dank dieser Endverankerungselemente ist die Krafteinleitung
aus dem Faserverbundwerkstoff F in den Traggrund nicht ausschliesslich vom Kleberverbund
über die gesamte Länge des Faserverbundwerkstoffes abhängig. Die Krafteinleitung erfolgt
zusätzlich über die resultierende Umlenkkraft U. Damit das Abheben des Verankerungselements
infolge der Umlenkkraft U verhindert wird, wird das Verankerungselement mit einem
Verankerungsbolzen 13 im Traggrund B fixiert.
1. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen, bestehend
aus einer Grundplatte (1), welche eine Stützfläche (2) bildet, die mit der Richtung
des zu verankernden Endes eines Laminatstreifens (3) in dessen Richtung hin gesehen
einen Winkel W zwischen 85° und 120° einschliesst, und für den aufzuklebenden Laminatendbereich
eine gekrümmte Oberfläche (4) aufweist, sodass der darauf aufgeklebte Endbereich (5)
des Laminatendes eine gegen das Bauwerk B hin gerichtete Krümmung (6) erfährt, dass
die Unterseite der Grundplatte (1) Quernuten (7) aufweist, und die auf die Grundplatte
(1) aufzulegende Klemmplatte (8) eine zur gekrümmten Oberfläche (4) passende gekrümmte
Oberfläche (9) als Unterseite (10) aufweist, und die Klemmplatte (8) an ihrem Ende
mit einer nach unten gerichteten Auskragung (11) die Grundplatte (1) an deren Ende
hintergreift, sowie dass die Klemm- (8) und Grundplatte (1) mittels Schraubverbindungen
(12) miteinander verklemmbar sind, und wenigstens mittels eines die beide Platten
(8,1) durchdringenden Verankerungsbolzens (13) im Bauwerk B verankerbar sind.
2. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grund-(1) und Klemmplatte (8) Aluminiumteile sind.
3. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Unterseite der Klemmplatte (8) so auf die gekrümmte Oberfläche der
Grundplatte (1) passt, dass ein Laminatstreifen zwischen denselben unter Zugabe von
Leim an jeder Stelle satt aufliegend einklemmbar ist, das heisst dass in diesem Zustand
die Klemmflächen der beiden Platte parallel zueinander verlaufen.
4. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) dergestalt ist, dass die Oberkante (14) ihrer Stützfläche (2)
bündigt mit der Oberfläche eines zu verstärkenden Bauwerk verbaubar ist, sodass die
gekrümmte Oberfläche der Grundplatte (1) gegen hinten unter das Niveau der Bauwerk-Oberfläche
abfällt.
5. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindungen zwischen der Grundplatte (1) und der Klemmplatte (8) beidseits
des einzuklemmenden Laminat-Endbereichs angeordnet sind und die Schraubköpfe in den
Nuten (7) zu liegen kommen, wobei jeweils eine Seite der Schraubenköpfe an der Wand
einer Nut (7) anliegt.
6. Endverankerungselement für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsbolzen (13) ein Dübelbolzen ist und wenigstens halb so lang wie die
Klemmplatte (8) ist.
7. Verfahren zum Verbauen eines Endverankerungselementes für aufzuklebende Faserverbundwerkstoff-Laminatstreifen
nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) Das Bauwerk B mit einer Ausnehmung für die Grundplatte (1) versehen wird, mit passgenauer
Seite für deren Stützfläche (2),
b) In der Ausnehmung ein Loch für der Verankerungsbolzen (13) vorgebohrt wird,
c) Die Ausnehmung mit Epoxyharz bestrichen wird,
d) Die Grundplatte (1) mit ihren Klemmschrauben (12) eingesetzt und mit dem Verankerungsbolzen
(13) gesichert wird,
e) Die Oberseite (4) der Grundplatte (1) mit Epoxyharz bestrichen wird und der Laminatendbereich
darauf gelegt wird,
f) Die Klemmplatte (8) auf ihrer Unterseite mit Epoxyharz bestrichen und auf die Grundplatte
(1) aufgelegt und mit ihr verschraubt wird, indem Kontermuttern auf die Klemmschrauben
(12) und auf dem Verankerungsbolzen (13) festgezogen werden.