BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT CARBON-LAMELLEN

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BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT CARBON-LAMELLEN

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IHRE GASTGEBER

SIKA ÖSTERREICH GMBH / BAP CONSULT GMBH

DI (FH) Markus Rupp, MBA

Geschäftsbereichsleiter Bautenschutz, Hoch-, Tiefbau und Baustoffhandel

Ing. Christian Vodrazka CEO

BAP Consult GmbH

2 21.10.2021 Sika Online-Seminar: Bauwerksverstärkung mit Carbon-Lamellen

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SIKA AUF EINEN BLICK

GLOBALE PRÄSENZ IN DER BAU- UND FAHRZEUGINDUSTRIE

Sika Österreich

▪ 100%ige Tochter der Sika AG

▪ Hauptsitz in Bludenz,270 Mitarbeiter an 9 Standorten

▪ Produktion undF&E in Bludenz und Innsbruck

▪ Bester Bauchemie-LieferantÖsterreichs, laut

Sika AG

▪ Global agierendes Unternehmen der Spezialitätenchemie für Bau- und industrielle Anwendungen.

▪ Führend in der Entwicklung und Produktion von Systemen und Produkten zum Kleben, 25.000 Mitarbeitende

100 Ländergesellschaften 300+ Fabriken weltweit

7,88 CHF Milliarden Umsatz in 2020

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BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT CARBON LAMELLEN

CHRISTIAN VODRAZKA / BAP CONSULT GMBH

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▪ Erste Verstärkungsmaßnahmen mit geklebter Kohlefaserbewehrung Anfang 1990er Jahre

▪ Bis heute eine moderne und wirtschaftliche Technologie zur Bauwerksverstärkung

Ibachbrücke (Luzern, CH) Spannbetonbauwerk

BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG GESCHICHTE

Wir sprechen aber von einer

nachträglichen Ertüchtigung!

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Tragwerke aus Stahlbeton werden über Jahrzehnte genutzt.

Oft bleibt es nicht bei den seinerzeit berechneten Anforderungen und Belastungen.

STAHLBETON

STAHLBETONBAUWERKE

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Gründe für erforderliche Verstärkungsmaßnahmen

▪ Erhöhung der Belastungen (z.B. Verkehrslasten, Nutzlasten,..)

▪ Nutzungsänderungen (z.B. Umbauten)

▪ Aufstockung (z.B. Parkhauserweiterung, DG-Ausbau,..)

▪ Erdbebenstandsicherheit

▪ Schutz von schadensbehafteten Bauteilen (Säulen)

▪ Baufehlern (Betongüte, Menge oder Lage der Bewehrung)

▪ Präventive Bauwerksverstärkung

▪ Bewehrungskorrosion

STAHLBETON

STAHLBETONBAUWERKE

Das Bauwerk muss an die veränderten Anforderungen angepasst werden!

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STAHLBETON

STAHLBETONBAUWERKE

Früher

▪ Abtrag der Betondeckung und Entsorgung

▪ Neueinbindung der zusätzlichen Stahlbewehrung

▪ Applikation von Spritzbeton

▪ Ev. Querschnittserhöhung

Nachteile

▪ Arbeit, Entsorgung und Material –hohe Kosten

▪ Schmutz und Lärm – Belästigungen

▪ Zusätzliches Gewicht –Statik

▪ Geringere Lichtweiten – Nutzungseinschränkung

▪ Lange Bauphasen –

Ausfallszeiten/Verdienstentgang

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2 KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

HERSTELLUNG UND TECHNIK

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Carbon

Glas

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE HERSTELLUNG

Basalt

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▪ Industriell aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien

▪ Kohlenstofffasern z.B. Toho Tenax werden unter Hilfe des Precursors Polyacrylnitril (PAN) hergestellt

▪ PAN-Fasern werden gedehnt und bei Temperaturen bis 1.500 °C karbonisiert, um eine hohe Festigkeit und Steifigkeit der Fasern zu erhalten maschinelle Einbettung der Fasern in

Kunstharzmatrix

▪ Verschiedene Breiten und Dicken

▪ Gewebe, Lamellen, Seile und Stäbe möglich

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE HERSTELLUNG

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▪ Faserdurchmesser ~ 6 µm (menschliches Haar ~ 50 µm)

▪ Ca. 1,2 Millionen Filamente (Fasern) für eine 50 x 1,2 mm Lamelle

▪ 1.000 Filamente sind ca. 67 tex (1 tex = 1g/1.000 m)

▪ Kohlenstofffaser meist einen leicht negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten, d.h. fast keine Verformung unter Wärmeeinwirkung

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

HERSTELLUNG

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Definition und Sprachgebrauch

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff(CFK) C für Carbon = Kohlenstoff bezeichnet einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden.

Die Matrix besteht vorwiegend aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharze, Polyesterharze, Hybridvarianten, etc..

Allgemein verwendeter Systembegriff ->

FRP System (Fibre Reinforced Polymer)

BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG TECHNIK

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Eigenschaften

▪ Linear-elastisches Werkstoffverhalten

▪ Korrosionsbeständig

▪ Geringes Eigengewicht, keine Sicherung gegen Herabfallen erforderlich

▪ 250 lfm Produktionsrollen bzw. zugeschnitten für leichte Handhabung und Transport

▪ Gebräuchliche E-Modulis (170GPa bzw. 210GPa)

▪ Schlaff verklebte CFK Lamellen …Dicke: 1,2 mm u. 1,4 mm (üblich) –oberflächige Verklebung gebräuchlichste Breiten von 50mm bis 150mm

▪ NSM Lamellen … Dicke: 1,4 mm bis 3,0 mm

(Schlitzlamellen) Höhe: 10 mm bis 25 mm

BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG

TECHNIK

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3 SYSTEME

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN, SYSTEME UND VORTEILE

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Systeme

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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Anwendung

Lamellen zur Biegezugverstärkung

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

zugeschnitten/

abgelängt

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Anwendung

Schlitzlamellen (NSM = near surface mounted)

Meistens zur Abdeckung von Negativmomente (Stützmomente, Balkonplatten, «Vernadelung-Risse», etc.)

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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Anwendung

Schubwinkel zur Schubverstärkung und patentierter Verankerung in der Druckzone

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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Anwendung

Gelege (C-Sheet) zur Verstärkung von Unterzügen, Säulen und gekrümmten Bauteilen

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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Anwendung

Zusätzliche Verankerung von Gewebe und Gitter (Carbon string, Carbon anchor, etc.)

SikaWrap®-350 Grid

bidrekt. Glasgitter

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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Anwendung

z.B. «Carbon anchor»

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

vorab - Verfestigung: Wasserglas

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Systemverklebung

Schwachpunkt bei schlaffer Verklebung ist der Verbund zum Beton

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

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▪ Kurze Ausführungszeiten

▪ Geringe Baustelleneinrichtungen

▪ Geringer Personalaufwand

(je nach Länge)

▪ Beinahe kein Schmutz und Lärm

▪ Wenig Zusatzgewicht

▪ Bauhöhe/Durchfahrtshöhe wird nicht beeinflusst

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

VORTEILE

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4 REGELWERKE

REGELWERKE UND WICHTIGE ANMERKUNGEN

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▪ Noch keine harmonisierte

europäische Norm (in Vorbereitung)

▪ Stahlbetonbaunorm EN 1992-1-1 (Eurocode 2)

▪ In Österreich öbv-Richtlinie (Deutschland –DAfStb)

BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG

REGELWERKE

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BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG REGELWERKE

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BAUWERKSVERSTÄRKUNG MIT GEKLEBTER BEWEHRUNG

ZULASSUNG

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5 VERARBEITUNG

ANFORDERUNGEN AN DEN UNTERGRUND, APPLIKATIONSMETHODEN UND

VERSAGENSARTEN

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Untergrundvorbereitung

▪ Beton muss sauber und tragfähig sein

▪ Korngerüst freilegen ! – Achtung !

▪ Oberflächenabreißfestigkeit mind. 1,5 MPa, kleinster Wert 1,0 MPa

▪ Die Restfeuchte in 2 cm Tiefe < 4 %

▪ Die Untergrundtemperatur > 3 °C über der Taupunkttemperatur

▪ Ebenflächigkeit < 5 mm auf 2 Meter

Abreißfestigkeitsprüfung!

VERARBEITUNG

ANFORDERUNGEN AN DEN UNTERGRUND

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Untergrundvorbereitung

Ebenflächigkeit < 5 mm auf 2 Meter

VERARBEITUNG

ANFORDERUNGEN AN DEN UNTERGRUND

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Verarbeitung CFK-Lamelle

▪ Untergrundvorbereitung

▪ Reinigen der Lamelle

▪ Dachförmiger Klebstoffauftrag auf die CFK-Lamelle

▪ Applikation der CFK-Lamelle

▪ Max. 2 Lamellen übereinanderkleben

VERARBEITUNG

APPLIKATION CFK-LAMELLEN

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Referenzstücke

Vorbereitung für Messung der Abreißfestigkeit (Hartl, OFI,…)

VERARBEITUNG

APPLIKATION CFK-LAMELLEN

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VERARBEITUNG

APPLIKATION KOHLEFASERGEWEBE

Empfehlung ≥ 20 cm Verarbeitung CFK-Gewebe

Bei Flächengewicht bis ca. 400 g/m² →Trockenapplikation

▪ Auftragen des Laminierharzes

▪ Einlegen des Gewebes

▪ Einlaminieren des Gewebes

▪ Überlappungen in Faserrichtung mindestens 10 cm

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Verarbeitung CFK-Gewebe

Bei Flächengewicht über ca. 400 g/m² →Nassapplikation

▪ Gewebe imprägnieren

▪ Nasses Gewebe auflegen

▪ Gewebe blasenfrei laminieren

▪ Überlappungen in Faserrichtung mindestens 10 cm

VERARBEITUNG

APPLIKATION KOHLEFASERGEWEBE

Empfehlung ≥ 20 cm

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Systemverklebung

Schwachpunkt bei schlaffer Verklebung ist der Verbund zum Beton

KOHLEFASERVERBUNDWERKSTOFFE

VERSAGENSART

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6 BERECHNUNGSSOFTWARE

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Schnelle und wirtschaftliche Lösung zur Berechnung der Stützen-, Biegezug- und Schubverstärkungen

BERECHNUNGSSOFTWARE

Sika® CarboDur® BERECHNUNGSPROGRAMM

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BERECHNUNGSSOFTWARE

Sika® CarboDur® BERECHNUNGSPROGRAMM

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BERECHNUNGSSOFTWARE

Sika® CarboDur® BERECHNUNGSPROGRAMM

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BERECHNUNGSSOFTWARE AUSDRUCK

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REFERENZEN

A23 SÜDOSTTANGENTE/ NUTZUNGSÄNDERUNG

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REFERENZEN

ÖBB UNTERFÜHRUNG TIROL 2021

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REFERENZEN

ÖBB BILDUNGSCAMPUS / TRAGWERKSVERSTÄRKUNG

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REFERENZEN

EKZ GRAZ / «UNWIRKSAME» OBERE BEWEHRUNG

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REFERENZEN

TALÜBERGANG GIESSHÜBL / BRÜCKENVERBREITERUNG

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REFERENZEN

BERUFSSCHULE HOHENEMS / NUTZUNGSÄNDERUNG

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REFERENZEN

HOTEL WIEN / NUTZUNGSÄNDERUNG

nachträglicher

Durchbruch gewünscht !

CFK-Referenzstück

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REFERENZEN

PLUS CITY LINZ / DECKENDURCHBRUCH

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REFERENZEN

WH AM SEE / DACHFLÄCHENFENSTER-VERGRÖSSERUNG

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Memory®-steel VORSPANNVERFAHREN FÜR NACHVERSTÄRKUNG UND NEUBAU

Kooperation mit Sika

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APPLIKATION VON re-plate

1. Anlieferung auf Baustelle:

re-plate vorgedehnt und vorgelocht

2. re-plate prov. auf vorbereiteten Untergrund fixieren

3. Traggrund vorbohren, Endverankerung mit Hilti Direktbefestigung

re-plate zeigt sofort nach der Aktivierung und Abkühlung seine Tragwirkung

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PROJEKT IN KÄRNTEN 2021 (re-plate)

re-plate zeigt sofort nach

der Aktivierung und Abkühlung seine Tragwirkung

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HABEN SIE NOCH FRAGEN?

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November

23

November

Ableitfähige Bodenbeschichtungen

25

Rutschfeste Bodenbeschichtungen

SIKA ONLINESEMINARE WEITERE TERMINE

Zur Anmeldung

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▪ Über Ihren Technischen Verkaufsberater.

▪ Oder unser Planer- und Bauherrenteam.

TRETEN SIE MIT UNS IN KONTAKT!

60 29.04.2021 Sika Online-Seminar: Schnelle Bodenbeschichtungssysteme

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PLANER- UND BAUHERRENBERATUNG UNSER TEAM IST GERNE FÜR SIE DA!

Alexander Wanner

Vorarlberg, Tirol & Kärnten

E-Mail: wanner.alexander@at.sika.com Tel: +436648504459

Ronald Schwarz

Salzburg & OÖ

E-Mail: schwarz.ronald@at.sika.com Tel: +436642407066

Robert Fuchs

Leiter Planer- und Bauherrenberatung Steiermark, NÖ, Wien,

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