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Zusammenfassung Aus den von der Bundesanstalt für Straßenwesen veröffentlichten Zustandsnoten lässt sich ein erheblicher Sanierungsbedarf deutscher Straßenbrücken ableiten. Stahlbrücken weisen häufig Schäden in Form von Ermüdungsrissen an Stellen erhöhter Spannungskonzentration auf. Der Neubau von Brücken ist aus wirtschaftlichen und infrastrukturellen Gründen nicht immer möglich. Somit sind effektive und zuverlässige Methoden zur Verstärkung der geschädigten Tragwerke dringend erforderlich. Die derzeit angewandten Reparatur- und Verstärkungsmaßnahmen weisen verschiedene, spezifische Nachteile auf. Durch eine klebtechnische Verstärkung, bei der CFK-Lamellen über den Ermüdungsriss geklebt werden, kann eine Vielzahl dieser Nachteile vermieden werden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird das Potenzial schlaff und vorgespannt aufgeklebter CFK-Lamellen zur Erhöhung der Restlebensdauer untersucht. Auf Grundlage eines Anforderungskatalogs werden potenzielle Klebstoffe vorausgewählt und anhand von Kurz- und Langzeitversuchen an modifizierten dicken Zugscherproben experimentell charakterisiert. Mithilfe von Ergebnissen quasi-statischer Versuche an anwendungsnahen CFK-Stahl-Überlappklebverbindungen wird ein Berechnungsansatz zur Abschätzung der Tragfähigkeit und der Mindestverbundlänge für zwei ausgewählte Klebstoffe verifiziert. Darauf aufbauend werden Dauerschwingversuche an der CFK-Stahl-Überlappklebverbindung durchgeführt und Wöhlerlinien erstellt, die als Grundlage für eine Ermüdungsfestigkeitsbemessung dienen können.

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird das Potenzial von CFK-Verstärkungen zur Steigerung der Restlebensdauer ermüdungsgeschädigter Stahlbauteile untersucht. Hierzu werden Versuche an ermüdungsrissgeschädigten Stahlblechen und Großbauteilen durchgeführt, die mit schlaff oder vorgespannt aufgeklebten CFK-Lamellen verstärkt sind. Zur Fertigung der vorgespannt verstärkten Prüfkörper wird zunächst eine geeignete Vorspannvorrichtung konstruiert und gebaut. Einen wesentlichen Schwerpunkt des Forschungsprojektes stellen Dauerschwingversuche an ermüdungsrissgeschädigten zentrisch gekerbten Stahlblechen dar, die wiederum schlaff oder vorgespannt verstärkt werden. Die Ergebnisse zeigen im Vergleich mit den unverstärkten Referenzproben eine deutliche Reduzierung der Rissspitzenbeanspruchung durch die Applikation von CFK-Lamellen. Dies zeigt die signifikant höhere Restlebensdauer. Die Anordnung der Lamellen und deren Vorspannkraft beeinflussen dabei maßgeblich die Wirksamkeit der Verstärkung. Untersuchungen an Großbauteilen zeigen, dass die reduzierte Rissspitzenbeanspruchung auch bei realitätsnahen Probekörpergeometrien erzielt werden kann. Um die Wirksamkeit einer CFK-Verstärkung mit den bisher im Stahlbau eingesetzten Sanierungsmethoden hinsichtlich einer Restlebensdauererhöhung zu vergleichen, werden Dauerschwingversuche an ermüdungsgeschädigten CT-Proben durchgeführt.

In comparison to classic strengthening methods of fatigue-damaged steel structures, adhesively bonded CFRP lamellas show several advantages. Compared to bolted reinforcement measures and the drilling of the crack tip, crosssectional weakening is avoided. Heat-induced, negatively acting residual stresses and distortions, usually occurring during repair welding, can also be excluded. Therefore, the effectiveness of adhesively bonded CFRP lamellas to enhance the remaining lifetime of fatigue damaged steel structures is examined in a German research project. Selected results are presented in this paper. To characterize the steel, CFRP and adhesive materials, different tests on small scale specimens are carried out. With the help of fatigue tests on CT-samples the remaining fatigue lifetimes of specimens strengthened with adhesively bonded CFRP lamellas is compared to the remaining lifetimes of specimens strengthened by established methods such as drilling the crack tip and repair welding. Based on the evaluation of the crack propagation after the rehabilitation measures, the great potential of adhesively bonded CFRP reinforcements can be deduced. By prestressing the lamellas, the remaining lifetime can generally be increased further. The combination of adhesively bonded CFRP lamellas together with established rehabilitation methods shows a particularly high positive influence on the remaining lifetime of the CT-specimens.