Strengthening of Concrete Structures with Adhesively Bonded Reinforcement (eBook)

Design and Dimensioning of CFRP Laminates and Steel Plates

Konrad Zilch, Roland Niedermeier, Wolfgang Finckh (Autoren)

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2014 | 1. Auflage
158 Seiten
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-433-60405-2 (ISBN)

Infos

Design and construction in existing contexts is becoming increasingly important, and often the structures - sometimes of historical interest - can be preserved easily and at minimum cost by employing strengthening measures. Existing concrete members can be strengthened by using adhesives to bond additional reinforcing elements onto or into those members. This book explains the design rules, together with their background, and uses examples to illustrate their use, specifically for slabs, beams and columns. Concrete member strengthening measures can take the form of, for example, flexural strengthening with externally bonded (surface-mounted) CFRP strips, CF sheets and steel plates, flexural strengthening with CFRP strips bonded in slits (near-surface-mounted reinforcement), shear strengthening with externally bonded CF sheets and steel plates, and column strengthening with CF sheets as confining reinforcement.
The explanations and background information provided are mainly based on the new German guideline "Strengthening of Concrete Members with Adhesively Bonded Reinforcement" by the German Committee for Structural Concrete (DAfStb). This is the first European guideline to regulate this topic in the form of a supplement to the Eurocode. As it is planned to produce a document in a future Eurocode 2, the DAfStb guideline serves as a starting point.
The authors are extensively involved in the planning, design, operation and inspection of buildings for preservation and reconstruction, and in the updating of European Technical Approval Guidelines (ETAGs) and design rules.

Selected chapters from the German concrete yearbook are now being published in the new English "Beton-Kalender Series" for the benefit of an international audience.
Since it was founded in 1906, the Ernst & Sohn "Beton-Kalender" has been supporting developments in reinforced and prestressed concrete. The aim was to publish a yearbook to reflect progress in "ferro-concrete" structures until - as the book's first editor, Fritz von Emperger (1862-1942), expressed it - the "tempestuous development" in this form of construction came to an end. However, the "Beton-Kalender" quickly became the chosen work of reference for civil and structural engineers, and apart from the years 1945-1950 has been published annually ever since.
Die Planung und Bemessung von Tragwerken im Bestand spielt eine immer größere Rolle. Häufig können dabei Bauwerke oder Tragstrukturen mit Verstärkungsmaßnahmen und minimierten Kosten erhalten werden. Bei der nachträglichen Verstärkung von Betonbauteilen handelt es sich um das Auf- und Einkleben von zusätzlicher Bewehrung. In diesem Buch werden die Grundlagen der Bemessung dargestellt und anhand von spezifischen Beispielen für Balken, Platten und Stützen erläutert. Verstärkungsmaßnahmen sind beispielsweise Biegeverstärkung mit aufgeklebten CFK-Lamellen, CF-Gelegen und Stahllaschen, Biegeverstärkung mit in Schlitze verklebten CFK-Lamellen, Querkraftverstärkung durch aufgeklebte CF-Gelege und Stahllaschen und Stützenverstärkung durch Umschnürung mit CF-Gelegen.
Die hier zur Verfügung gestellten Erläuterungen und Hintergrundinformationen orientieren sich am Bemessungskonzept der DAfStb-Richtlinie "Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung". Sie ist innerhalb Europas die erste Richtlinie, welche das Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung konsequent als eine Erweiterung des Eurocodes regelt. Da für diese Verstärkungsart ebenfalls die Erstellung eines Dokumentes in einem zukünftigen Eurocode 2 geplant ist, ist die DAfStb-Richtline eine gute Arbeitsvorlage. Neben einer Europäisierung der Bemessung wird auch eine Umstellung der Zulassungen auf Europäische Zulassungen (ETA) angestrebt.

Seit 1906 begleitet der Verlag Ernst & Sohn mit dem Beton-Kalender die Entwicklung des Stahlbeton- und Spannbetonbaus. Dieses Buch sollte das Fortschreiten des Eisenbetonbaus jährlich begleiten, und zwar so lange, bis die "stürmische Entwicklung", so der erste Herausgeber Fritz von Emperger (1862-1942), der Bauweise ein Ende gefunden hätte.
Ausgewählte Kapitel des Beton-Kalender werden in der neuen englischsprachigen Reihe BetonKalender Series dem internationalen Markt zur Verfügung gestellt.

Autoren

Prof. em. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Konrad Zilch studied civil engineering and gained his doctorate at TU Darmstadt in 1976. Following research posts at the University of California, Berkley, and the University of Western Ontario, Canada, he worked in the construction industry for many years. From 1988 to 1993 he was professor for structural analysis at RWTH Aachen University, and from 1993 to 2009 professor for concrete structures at TU Munich. PD Dr.-Ing. habil. Roland Niedermeier studied civil engineering and gained his doctorate at TU Munich in 2001. Since 1993 he has been involved in research at TU Munich and MPA BAU, the accredited authority for testing construction materials and products, where he has been the head of the Structural Engineering Laboratory since 2001. Dr.-Ing. Wolfgang Finckh studied civil engineering and gained his doctorate at TU Munich in 2012. He has been a chief design engineer at Wayss & Freytag Ingenieurbau AG (w&f) since 2012.

Prof. em. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Konrad Zilch studierte Bauingenieurwesen und promovierte 1976 an der TH Darmstadt. Nach Forschungsaufenthalten an der University of California, Berkley und an der University of Western Ontario, Kanada war er mehrere Jahre in der Bauindustrie tätig. Er war von 1988 bis 1993 Universitätsprofessor für Baustatik an der RWTH Aachen und von 1993 bis 2009 Ordinarius für Massivbau an der TU München. PD Dr.-Ing. habil. Roland Niedermeier studierte Bauingenieurwesen und promovierte im Jahr 2001 an der TU München. Seit 1993 forscht er am Materialprüfungsamt für das Bauwesen MPA BAU der TU München, wo er Leiter des Laboratoriums für Konstruktiven Ingenieurbau (LKI) ist. Dr.-Ing. Wolfgang Finckh studierte Bauingenieurwesen und promovierte im Jahr 2012 an der TU München. Seitdem ist er als Leitender Entwurfsingenieur bei Wayss & Freytag Ingenieurbau AG (w&f) tätig.

Inhalt

Foreword
1 Introduction
2 DAfStb guideline
2.1 The reasons for drawing up a guideline
2.2 Preparatory work
2.3 Work on the guideline
2.4 The structure and content of the guideline
2.5 Safety concept
2.6 Applications (Member to be strengthened, Strengthening systems, Ambient conditions, Fire protection)
2.7 Relationship with other regulations
2.8 Documents and assistance for practical applications
3 Design of strengthening measures with externally bonded CFRP strips
3.1 Principles
3.2 Verification of flexural strength
3.3 Bond analysis (Simplified method, More accurate method, Determining the crack spacing, Simplified analysis of element between cracks, End anchorage analysis)
3.4 Shear force analyses
3.5 Fatigue analysis
3.6 Analyses for the serviceability limit state
3.7 Detailing
4 Example 1: Strengthening a slab with externally bonded CFRP strips
5 Design of strengthening with near-surface-mounted CFRP strips
5.1 Principles
5.2 Verification of flexural strength
5.3 Bond analysis
5.4 Shear force analyses
5.5 Fatigue analysis
5.6 Analyses for the serviceability limit state
5.7 Detailing
6 Example 2: Strengthening a beam with near-surface-mounted CFRP strips
7 Design of column strengthening with CF sheets
7.1 Principles
7.2 Properties of CF sheets relevant to design
7.3 Load-carrying capacity of cross-section
7.4 Load-carrying capacity of member
7.5 Creep
7.6 Analysis at ultimate limit state
7.7 Analysis at serviceability limit state
8 Example 3: Column strengthening
9 Summary and outlook
References 1. Einleitung
1.1 Anlass für den Beitrag
1.2 Verstärkung mit geklebter Bewehrung
2. DAfStb-Richtlinie
2.1 Anlass zur Erstellung einer Richtlinie
2.2 Vorarbeit zur Richtlinie
2.3 Richtlinienarbeit
2.4 Aufbau und Inhalt der Richtlinie
2.5 Sicherheitskonzept
2.6 Anwendungsgebiet
2.7 Bezug zu anderen Regelwerken
2.8 Dokumentation un d Hilfe für die Praxis
3. Bemessung von Verstärkungen mit aufgeklebten CFK-Lamellen
3.1 Grundlagen
3.2 Nachweis der Biegetragfähigkeit
3.3 Verbundnachweis
3.4 Querkraftnachweise
3.5 Ermüdungsnachweis
3.6 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
3.7 Konstruktionsregeln
4. Beispiel 1: Verstärkung einer Platte mit aufgeklebten CFK-Lamellen
4.1 System
4.2 Schnittgrößen
4.3 Ermittlung der Vordehnung
4.4 Vereinfachter Nachweis
4.5 Genauer Nachweis
4.6 Nachweis der Querkrafttragfähigkeit
4.7 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
5. Bemessung von Verstärkungen mit in Schlitze verklebten CFK-Lamellen
5.1 Grundlagen
5.2 Nachweis der Biegetragfähigkeit
5.3 Verbundnachweis
5.4 Querkraftnachweis
5.5 Ermüdungsnachweis
5.6 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
5.7 Konstruktionsregeln
6. Beispiel 2: Verstärkung eines Balkens mit in Schlitze verklebten CFK-Lamellen
6.1 System
6.2 Schnittgrößen
6.3 Ermittlung der Vordehnung
6.4 Nachweis der Biegetragfähigkeit
6.5 Verbundnachweis
6.6 Querkrafnachweise
6.7 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
7. Bemessung von Stürzenverstärkungen durch CF-Gelege
7.1 Grundlagen
7.2 Bemessungsrelevante Eigenschaften der CF-Gelege
7.3 Querschnittstragfähigkeit
7.4 Bauteiltragfähigkeit
7.5 Kriechen
7.6 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit
7.7 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
8 Beispiel 3: Stützenverstärkung
8.1 System
8.2 Schnittgrößen
8.3 Ermittlung der Querschnittswerte
8.4 Randbedingungen
8.5 Nachweis der Stützentragfähigkeit
8.6 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
9. Zusammenfassung und Ausblick
10. Literatur

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 13.6.2014
• Sprache: englisch
• Themenwelt: Technik ► Bauwesen
• Schlagworte: Bauingenieur- u. Bauwesen • Bautenschutz u. Bausanierung • Civil Engineering & Construction • Massivbau • Preservation & Renovation of Structures • Structural & Building Engineering • Structures • Tief- u. Hochbau / Massivbau • Tragwerk • Tragwerke
• ISBN-10: 3-433-60405-3 / 3433604053
• ISBN-13: 978-3-433-60405-2 / 9783433604052