Stahlträger mit FRP

Verstärkung von Brückenstahlträgern mit Kohle-FRP (Kohlefaserverstärkte Kunststoffe)

Kohlefaserverstärkte Kunststoffe stellen eine günstige und wirksame Methode zur Stärkung der Biegefestigkeit von Brückenstahlträgern dar. Einige der Vorteile der Sanierung und Verstärkung von Stahlbalken und -trägern mit FRP sind:

Erhöhte Tragfähigkeit in den Stahlträgern für Bereiche positiver und negativer Biegemomente
Wiederherstellung der Tragfähigkeit des Stahlträgers nach Verlust des oberen Flansches durch Korrosion
Erhöhung der Stahlträgersteifigkeit bei elastischem und plastischem Verhalten
Beseitigung der durch Schweißen verursachten Spannungskonzentrationen im Stahlträger
Verbessertes Ermüdungsverhalten des Brückenstahlträgers (nach Umrüstung mit Faserbewehrung)
Kostengüstiger als herkömmliche Methoden

Dass Brückenstahlträger mit Kohle-FRP verstärkt werden können, zeigen Untersuchungen, die an der University of Arizona durchgeführt wurden. Die benutzten Stahlträger hatten einen W14x30 Querschnitt, die Spannweite der Einfeldträger betrug 4,80 m.

Um eine vorhergehende Beschädigung des Trägers zu simulieren, wurde der Flanschquerschnitt um 25% reduziert. Die Lastverformung für diesen beschädigten Balken ist rot dargestellt. Der Zugflansch eines gleichen Balkens wurde dann mit 3 Kohlefaserstreifen verstärkt. Das untere Schaubild zeigt das Verhalten des verstärkten Stahlbalkens.

Die Tragfähigkeit des Brückenstahlträgers wurde durch die Kohlefaserkunststoffe sichtlich verstärkt. Außerdem führte dies zu einer erheblichen Steifigkeitserhöhung des Trägers im plastischen Bereich.

Die Kohlefaserkunststoffe verbessern außerdem das Ermüdungsverhalten der Konstruktion. Die Balken mit Kohlefaserbewehrung konnten 2,5 bis 3,5 mal so viele Lastzyklen aufnehmen wie die unbewehrten und geschwächten Stahlträger.