Verstärkung eines beschädigten Spannbinders

Beim Neubau einer Logistikhalle wurden bei Montagearbeiten Bohrungen an einem Spannbinder durchgeführt. Die Bohrungen trafen jedoch zwei Spannlitzen in der unteren Lage und beschädigten diese. Wegen des Ausfalls der beiden Litzen war keine ausreichende Tragfähigkeit des Spannbinders mehr gegeben. Für die Verstärkung wählte man extern aufgeklebte CFK-Lamellen.

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Thema
Verstärkung eines beschädigten Spannbinders
Objekt
Logistikhalle
Land
Germany
Datum

Lösung

Die Bemessung der Biegezugverstärkung mit CFK-Lamellen war hier ohne Probleme möglich. Mit dem Bemessungsprogramm S&P FRP Lamella konnten alle prüffähigen Nachweise schnell und einfach durchgeführt werden. Auch für die Nachweise im Brandfall wurde FRP Lamella zur Unterstützung herangezogen. Mit Hilfe eines weiteren EDV-Programms, wurde die Temperatur im Bereich der übrigen Spannlitzen für den Brandfall und der Brandschutzanforderung R90 ermittelt.

Der Abminderungsfaktor kp(Ɵ) wurde gemäß EC2 Teil 1-2 graphisch ermittelt. Die abgeminderte Festigkeit des Spannstahls wurde im Bemessungsprogramm S&P FRP Lamella eingesetzt und die ausreichende Tragfähigkeit ohne Verstärkung, konnte für den Brandfall nachgewiesen werden. Zusätzliche Brandschutzmaßnahmen waren somit nicht erforderlich und die CFK-Verstärkung darf im Brandfall planmäßig ausfallen.

Sonderkonstruktion aus Stahl

Die eigentliche Schwierigkeit lag hier in der Form und Montage beziehungsweise Bemessung der externen Schubbügel. Aufgrund der Fachwerkanalogie sind bei Bauteilen mit rechnerisch erforderlicher Schubbewehrung auch bei CFK-Verstärkungen meist externe Schubbügel, i.d.R. Stahllaschen, erforderlich. Wegen der Doppel-T Form des Binders musste man hier eine Sonderkonstruktion entwickeln und den Raum zwischen Steg und unterem Flansch unterfüttern.

Befestigung mit zwei Gewindestangen

Eine Abwicklung entlang der Kontur des Binders führt im konkaven Knick zu Delamination der Stahllaschen unter Zugbeanspruchung. Hierzu wurden die Stahllaschen am Flansch und dem Steg mit einem angeschweißten Hohlrohr verbunden (s. Skizze und Bilder 2 und 3). Die externen Schubbügel müssen in der Druckzone verankert werden. Diese liegt hier im oberen Bereich des Steges.

Die Verankerung erfolgt über eine Gewindestange, welche auf Abscheren belastet ist, um die Zugkraft der Bügelschenkel aufzunehmen. Damit das Hohlrohr nicht bis zum oberen Rand des Stegs geführt werden musste, wurde eine zweite Gewindestange in der Mitte des Steges montiert. Bei Zugbeanspruchung der Stahllaschen entsteht so ein Drehpunkt am unteren Rand des Hohlrohres, um so die Zugkraft der unteren Gewindestange bemessen zu können (s. Skizze).

Platzsparende und schnelle Lösung

Ein kleines Bohrloch kann bei einem Spannbinder einen großen Schaden bedeuten. Die Verstärkung mit CFK-Lamellen stellte hier eine schnelle, und trotz der komplexeren Ausführung der Schubbügel, platzsparende Lösung dar. Mit Hilfe des Bemessungsprogramms S&P FRP Lamella ließ sich auch eine Brandbemessung für das vorgespannte Bauteil durchführen. Die Bemessung ergab, dass die CFK-Verstärkung keinen gesonderten Brandschutz benötigt und das bestehende Bauteil trotz Schädigung, für den Brandfall ausreichend tragfähig ist.

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