Post-strengthening of concrete slabs by use of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) - experimental and numerical investigation of the debonding phenomena

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Nachträglich aufgeklebte vorgefertigte Lamellen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen werden seit einiger Zeit erfolgreich zur Verstärkung biegebeanspruchter Stahlbetonbauteile eingesetzt. Bauteilversuche im Modellmaßstab und im Maßstab 1:1 haben gezeigt, dass das Bauteilversagen immer durch eine Entkopplung, d.h. durch ein Ablösen der Kohlefaserlamellen von der Betonoberfläche ausgelöst wird. Diese Entkopplung geht immer von Biege- bzw. Biege-Schubrissen aus. Rechnerische Spannungsspitzen die sich auf der Basis der Elastizitätstheorie aus der Diskontinuität am Lamellenende ergeben, beeinflussen das Versagen nicht. Das bedeutet, dass die bisher bekannten theoretischen Modelle, die für die Endverankerung von Stahlplatten hergeleitet wurden, nicht direkt auf die erheblich dünneren Kohlefaserlamellen übertragen werden können. Aus dieser Erkenntnis heraus wurden von Seim et a. eine aus Bauteilversuchen rückgerechnete Verbundfestigkeit sowie eine abgeminderte effektive Lamellenfestigkeit definiert, deren empirische Herleitung hinsichtlich einer allgemeinen Anwendbarkeit noch nicht befriedigt.Es sollen deshalb Verankerungsversuche durchgeführt werden, mit denen sich die Spannungs- und Dehnungsverhältnisse der Lamellen und des Betons im Bereich maximaler Biegemomente - und nicht wie bei den aus der Literatur bekannten Versuchen am Lamellenende - reproduzieren lassen. Parallel dazu sind die bruchmechanischen Ansätze, die von verschiedenen Autoren für die Situation am Lamellenende hergeleitet wurden, unter Berücksichtigung der in den Versuchen gemessenen Dehnungsverläufe neu zu formulieren.