Tragwerksverstärkung - Sika CarboDur und SikaWrap...10 WATERPROOFING BASEMENT WATERPROOFING WITH...

Sika® CarboDur®

REFURBISHMENT TRAGWERKSVERSTÄRKUNG

Im Laufe der Lebensdauer einer Tragstruktur können Nutzungsänderungen, Lasterhöhungen oder strengere Anforderungen von Normen eine nachträgliche Tragwerksverstärkung not-wendig machen. Mit zeitgemässen Verbundwerkstoffen bietet Sika effiziente Systemlösungen an die für unterschiedliche Anwendungsbereiche in der Tragwerksverstärkung entwickelt wurden. Ob Biege-, Schub- oder Normalkraftverstärkungen – vorgespannt oder schlaff – Sika verfügt über die richtige Systemlösung.

SICHER IST SICHER

3WATERPROOFING

BASEMENT WATERPROOFING WITH Sikaplan® SHEET MEMBRANESREFURBISHMENT

Tragwerksverstärkung

INHALT

04 Übersicht Sika Systeme für Tragwerksverstärkung

08 Systemkomponenten

10 Sika Systeme für Tragwerksverstärkung11 Sika® CarboDur® Schlitzlamellen12 Sika® CarboShear L13 SikaWrap® Gewebe14 SikaWrap® Trockenapplikation16 Sikadur® Epoxidharz-Klebstoffe

20 Sika® TRM-System

22 Vorgespannte Lamellen mit dem CarboStress®-System

24 Systemaufbauten

26 Theorie Tragwerksverstärkung

28 Brandschutz

29 Sika® CarboDur® Heizgerät

30 Endverankerungen

31 Sika® CarboDur® Berechnungssoftware

32 Referenzen

34 Qualitätssicherung

Sika® CarboDur® System

Stresshead CarboStress® System

Sika® CarboShear System

SikaWrap® System

Sika® TRM System

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ÜBERSICHT SIKA SYSTEME FÜR TRAGWERKSVERSTÄRKUNG

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SikaWrap® System

Sika® TRM System

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Sika® CarboDur® System

Stresshead CarboStress® System

SikaWrap® System

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Sika® CarboDur® Lamellen

Sika® CarboDur® Schlitzlamellen

Sika® CarboShear L Schubwinkel

SikaWrap® Gewebe Sikadur® Klebstoffe SikaWrap® Gitter Sika MonoTop® Mörtel

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Lamellen in diversen Abmessun-gen zur Biegezugverstärkung von Stahlbeton, Mauerwerk, Stahl, Aluminium und Holz.

Es sind zwei unterschiedliche Typen mit verschiedenen Mate-rialeigenschaften erhältlich.Die Lamellen werden mit Sikadur®-30 verklebt.

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Lamelle in diversen Abmessun- gen zur Verstärkung von Beton, Holz und Mauerwerk sowie Bauteilen mit geringer Haft-zugfestigkeit. Es gibt zwei Unterschiedliche Form-Typen mit unterschiedlichen Material-eigenschaften.

Rundstabquerschnitt Rechteckquerschnitt

Die Lamellen werden mit Sikadur®-30, Sikadur®-330 oder Sika AnchorFix®-3001 in die Schlitze verklebt.

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Winkel in diversen Abmessun-gen zur Schubverstärkung von Stahlbetonkonstruktionen.Die Schubwinkel werden mit Sikadur®-30 verklebt. Die Ver-ankerung kann mittels paten-tierter Zahnspachtelung in der Druckzone der Betonplatte auch mit Sika AnchorFix®-3001 aus-geführt werden.

Unidirektionales Kohlefaser-gewebe zur Verstärkung von Unterzügen, Stützen und ge-krümmten Bauteilen.SikaWrap®-231 C und SikaWrap®-301 C werden im Trockenverfahren mit Sikadur®-330 verklebt.

Sikadur®-30 NormalThixotroper 2-Komponenten Armierungsklebstoff

Sikadur®-30 LP2-Komponenten Armierungskleb-stoff mit langer Topfzeit, speziell zur Erhöhung der Gebrauchstem-peratur mittels Sika® CarboDur® Heizgerät

Sikadur®-3302-Komponenten thixotropes Imprägnierharz für die Verkle-bung von SikaWrap® mit einem Flächengewicht bis ca. 400 g/m2

Sika AnchorFix®-30012-Komponenten Ankerklebstoff, kann mit Standard-Kartuschen-pistole verarbeitet werden

SikaWrap®-350 Grid GBidirektionales Glasfasernetz mit einer alkalibeständigen Beschich-tung zur Verstärkung und Repa-ratur von Mauerwerk.

SikaGrid®-350 G wird in die frisch aufgezogene Sika MonoTop®-722 Mur Schicht eingebettet und überzogen.

Sika MonoTop®-722 MurZementöser, faserarmierter R2 Mörtel mit einem niedrigen E-Modul, ähnlich jenem von Mauerwerk und schwachem Beton.

SYSTEMKOMPONENTEN

8WATERPROOFINGBASEMENT WATERPROOFING WITH Sikaplan® SHEET MEMBRANESREFURBISHMENTTragwerksverstärkung

Sika® CarboDur® Lamellen

Sika® CarboDur® Schlitzlamellen

Sika® CarboShear L Schubwinkel

SikaWrap® Gewebe Sikadur® Klebstoffe SikaWrap® Gitter Sika MonoTop® Mörtel

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Lamellen in diversen Abmessun-gen zur Biegezugverstärkung von Stahlbeton, Mauerwerk, Stahl, Aluminium und Holz.

Es sind zwei unterschiedliche Typen mit verschiedenen Mate-rialeigenschaften erhältlich.Die Lamellen werden mit Sikadur®-30 verklebt.

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Lamelle in diversen Abmessun- gen zur Verstärkung von Beton, Holz und Mauerwerk sowie Bauteilen mit geringer Haft-zugfestigkeit. Es gibt zwei Unterschiedliche Form-Typen mit unterschiedlichen Material-eigenschaften.

Rundstabquerschnitt Rechteckquerschnitt

Die Lamellen werden mit Sikadur®-30, Sikadur®-330 oder Sika AnchorFix®-3001 in die Schlitze verklebt.

Vorgefertigte, hochfeste CFK-Winkel in diversen Abmessun-gen zur Schubverstärkung von Stahlbetonkonstruktionen.Die Schubwinkel werden mit Sikadur®-30 verklebt. Die Ver-ankerung kann mittels paten-tierter Zahnspachtelung in der Druckzone der Betonplatte auch mit Sika AnchorFix®-3001 aus-geführt werden.

Unidirektionales Kohlefaser-gewebe zur Verstärkung von Unterzügen, Stützen und ge-krümmten Bauteilen.SikaWrap®-231 C und SikaWrap®-301 C werden im Trockenverfahren mit Sikadur®-330 verklebt.

Sikadur®-30 NormalThixotroper 2-Komponenten Armierungsklebstoff

Sikadur®-30 LP2-Komponenten Armierungskleb-stoff mit langer Topfzeit, speziell zur Erhöhung der Gebrauchstem-peratur mittels Sika® CarboDur® Heizgerät

Sikadur®-3302-Komponenten thixotropes Imprägnierharz für die Verkle-bung von SikaWrap® mit einem Flächengewicht bis ca. 400 g/m2

Sika AnchorFix®-30012-Komponenten Ankerklebstoff, kann mit Standard-Kartuschen-pistole verarbeitet werden

SikaWrap®-350 Grid GBidirektionales Glasfasernetz mit einer alkalibeständigen Beschich-tung zur Verstärkung und Repa-ratur von Mauerwerk.

SikaGrid®-350 G wird in die frisch aufgezogene Sika MonoTop®-722 Mur Schicht eingebettet und überzogen.

Sika MonoTop®-722 MurZementöser, faserarmierter R2 Mörtel mit einem niedrigen E-Modul, ähnlich jenem von Mauerwerk und schwachem Beton.

9WATERPROOFING




SIKA TRAGWERKS- VERSTÄRKUNGSSYSTEM

Sika® CarboDur® sind pultrudierte Lamellen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) für die strukturelle Tragwerksverstärkung von Beton, Holz und Mauerwerk. Durch ihre industrielle Her-stellung haben die Lamellen kontrollierte, definierte Materialeigenschaften, unabhängig von der Verarbeitung vor Ort.

Über 20 Jahre Erfahrung mit Verstärkungen weltweit

Hochfeste, vorgefertigte Lamellen für die externe strukturelle Tragwerksverstärkung und -versteifung von Beton, Holz und Mauerwerk. Diese werden mit dem Epoxidharzklebstoff Sikadur®-30 als externe Tragwerkselemente mit der Gebäudestruktur verklebt.

ANWENDUNGEN Erhöhung des Biegewiderstands bei positiven und negativen Momenten

Aufnahme von Querzugspannungen Ersatz bei Bewehrungsdurchtrennungen Anpassung der Tragstruktur an normative Änderungen

VORTEILE Keine Korrosion, hohe Festigkeit Zwei Typen unterschiedlicher Steifigkeit (S + M Lamelle) Dauerhaftigkeit und Ermüdungswiderstand ausgezeichnet Beliebige Lieferlängen, keine Stösse notwendig Geringe Dicke, kann überstrichen/überputzt werden Leicht transportierbar (Rollen) Lamellenkreuzungen einfach ausführbar Geringes Eigengewicht und somit einfach zu installieren, auch über Kopf (ohne Hilfskonstruktion)

Minimale Vorbereitung der Lamellen notwendig Sehr geringe Streuung der mechanischen Eigenschaften Prüfberichte und Zulassungen

* Sollte der Betonuntergrund die Mindestanforderungen an die Haftzugfestigkeit nicht erfüllen, stehen folgende Alternativen mit Sika Produkten zur Verfügung: - Sika® CarboDur® Schlitzlamellen (Typ BC oder S) - SikaWrap® Gewebe

Limiten Sika Empfehlung SIA 166

Haftzugfestigkeit des Betonuntergrundes* min. 1.5 N/mm2, im Mittel 2.0 N/mm2 min. 1.5 N/mm2

Ebenheit des Untergrundes SIA 166 max. 5 mm auf einer Länge von 2 mmax. 1 mm auf einer Länge von 0.3 m

11WATERPROOFING



Hochfeste, vorgefertigte Kohlenfaser-Lamellen für die oberflächennahe, strukturelle Tragwerksverstärkung von Beton, Holz und Mauerwerk. Die Lamellen werden in die Schlitze mit Sikadur®-30, Sikadur®-330 oder Sika AnchorFix®-3001 verklebt.

ANWENDUNGEN Verstärkung von Bauteilen mit geringer Haftzugfestigkeit Verstärkung von Mauerwerk Bewehrungsergänzung

VORTEILE ALLGEMEIN Keine Korrosion, hohe Festigkeit Dauerhaftigkeit und Ermüdungswiderstand ausgezeichnet Bessere Ausnützung der Lamelle Bessere Brandbeständigkeit durch Integration im Bauteil Keine Oberflächenvorbereitung, kein Ausgleich erforderlich Sehr geringe Streuung der Kennwerte durch Herstellung des Komposites im industriellen Pultrusions-Verfahren

Leicht transportierbar (Rollen), (BC Schlitzlamelle nur als Stäbe erhältlich)

Wichtige Hinweise Rand- und Achsabstände sind je nach Festigkeit des Untergrundes zu wählen

Die bestehende Bewehrung darf nicht durchtrennt werden


Haftzugfestigkeit des Betonuntergrundes min. 1.0 N/mm2 –

Sika® CarboDur® SCHLITZLAMELLEN


CFK-Verstärkungs-Schubwinkel sind die ideale Lösung für die Verstärkung von Plattenbalken und Unterzügen, welche unter einem rechten Winkel ausgeführt sind. Sika® CarboShear L gibt es mit unterschiedlichen Schenkellängen, welche einfach an den vorhandenen Steg angepasst werden. Die Verankerung erfolgt direkt in die Platte (siehe auch Kap. Verankerungen). Die Winkel werden als externe Bewehrung mit Sikadur®-30 mit der Tragstruktur verklebt.

1 Sollte der Betonuntergrund die Mindestanforderungen an die Haftzugfestigkeit nicht erfüllen, steht folgende Alternative mit Sika Produkt zur Verfügung: SikaWrap® Gewebe

2 Um die Bedingung zu erfüllen, kann der Steg auf der vertikalen Seite mit Epoxidmörtel reprofiliert werden. Bei grossen Abweichungen resultiert ein grosser Reprofilierungs-aufwand. Es wird empfohlen auf SikaWrap® Gewebe auszuweichen.

ANWENDUNGEN Schubverstärkung von Betonträgern mit einer Stegneigung von 90°

Ersatz für Schubbewehrung bei nachträglichen Aussparungen Erhöhung des Tragwiderstands bei normativen Änderungen

VORTEILE Keine Korrosion, sehr hohe Festigkeit Dauerhaftigkeit und Ermüdungswiderstand ausgezeichnet Verbesserung des Schubwiderstandes

Patentierte Verankerung Geringe Dicke, kann überstrichen/überputzt werden Leicht zu transportieren Leicht zu installieren, kein schweres Gerät notwendig Geringe Streuung der Kennwerte durch industrielle Herstellung

Prüfberichte und Zulassungen


Haftzugfestigkeit des Betonuntergrundes1 min. 1.5 N/mm2, im Mittel 2.0 N/mm2 min. 1.5 N/mm2


Winkel des Stegs2 90° ± 2° –

Sika® CarboShear L

13WATERPROOFING




Haftzugfestigkeit des Betonuntergrundes min. 1.0 N/mm2 –


Ecken Aussenecken:Sind auf einen Radius von 25 mm abzurunden Innenecken: Muss eine Hohlkehle mit einem Epoxidmörtel min. Radius 25 mm reprofiliert werden.

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Schalungsabdrücke ≤ 0.5 mm –

Min. Überlappung in Faserrichtung ≥ 150 mm –

Unidirektionale SikaWrap® Gewebe sind flexibler in der An-wendung im Vergleich zu pultrudierten Lamellen. Es können nahezu alle Geometrien abgedeckt werden wie Umschnürun-gen von Stützen, Querkraftverstärkungen von Plattenbalken und Unterzügen. Die grossflächige Verklebung beansprucht die Betonoberfläche nicht gleich stark und wirkt sich günstig bei schwachen Untergründen aus. Die Verklebung und Herstel-lung des Komposites erfolgt direkt auf der Baustelle mit Sika-

dur®-330 als Trockenapplikation. Die Qualität und Streuung der Kennwerte des Komposites ist deshalb sehr vom Verarbe-iter abhängig. Bei der Verarbeitung von Geweben ist spezielle Sorgfalt geboten, um das Brechen der Fasern zu verhindern.

* SikaWrap® Gewebe sind unidirektional ausgerichtet und müssen nur in Faserrichtung (Kraftrichtung) überlappt werden. In Querrichtung dürfen die Gewebe gestossen werden (0 mm Überlappung, bei Querrichtung 90°).

ANWENDUNGEN Erhöhung der Druckfestigkeit und Duktilität von Stützen Verbesserung des Schubwiderstandes bei nicht rechtwinkligen Plattenbalken

Verstärkungen bei geringer Oberflächenfestigkeit Erhöhung des Tragwiderstandes bei normativen Änderungen

VORTEILE Keine Korrosion, hohe Festigkeit Dauerhaftigkeit und Ermüdungswiderstand ausgezeichnet Flexibel in der Anwendung, besonders bei gekrümmten Flächen

Grössere Verbindungsfläche für die Krafteinleitung in schwa-chen Untergründen

Geringe Dicke, kann überstrichen/überputzt werden Leicht zu transportieren Leicht zu installieren, kein schweres Gerät notwendig Prüfberichte und Zulassungen

SikaWrap® GEWEBE


Gewebe bis zu einem Gewicht von ca. 400 g/m2 lassen sich problemlos im Trockenverfahren applizieren. Bei diesem Ver-fahren wird der thixotrope Epoxidharz-Klebstoff Sikadur®-330 mittels eines geeigneten Zahnspachtels direkt auf den vorbe-reiteten Untergrund aufgebracht. Der Klebstoffauftrag sollte in Kraftrichtung/Faserrichtung des Gewebes erfolgen. Das noch trockene Gewebe wird straff in den aufgebrachten Kleb-stoff eingelegt und mittels geeigneten Rollers imprägniert.

Zum nachträglichen Überarbeiten mit zementösen Putzen kann das Gewebe mit einer dünnen Schicht Sikadur®-330 beschichtet werden welche, anschliessend abgesandet wird.

SikaWrap® TROCKENAPPLIKATION

15WATERPROOFING




Die einzigartige Kombination aus hervorragender Haftung auf vielen Untergründen (Beton, Stahl, Holz, Mauerwerk, CFK usw.), hoher Steifigkeit und geringer Neigung zum Kriechen machen die Sikadur® Epoxidharze zu den idealen Klebstoffen für die effiziente und sichere Verstärkung von Tragwerken.

VORTEILE Dient als Grundierung (Kratzspachtelung), Reprofiliermörtel, Spachtelmasse und Klebstoff

Schnelle und kostengünstige Verklebung von Lamellen Geprüftes System

- Geprüft nach EN 1504-4 - Vollständige Systemprüfung bei unabhängigen

Prüfinstanzen - Sika-interne Prüfungen unter erschwerten Bedingungen

VORTEILE Sikadur®-30 LP Verlängerte Topf- und Verarbeitungszeit - Geeignet für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen

von bis zu 55°C Erhöhung der Gebrauchstemperatur - Gebrauchstemperatur steigt merklich an bei Aushärtung

unter erhöhten Temperaturen (Verwendung des Sika® CarboDur® Heizgerätes empfohlen)

Allgemeiner Sicherheitshinweis:Ausführliche Gesundheits- und Sicherheitshinweise enthalten die jeweiligen Sicherheitsdatenblätter (SDS)

Sikadur®-30Bewehrungskleber für die Verbindung zwischen CFK-Lamelle und Untergrund.

Sikadur® EPOXIDHARZ-KLEBSTOFFE

Anwendungsbereich

Sika

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Epoxy-Klebstoffe Montieren/Verkleben Impräg- nieren Verankern Eigenschaften

Sikadur®-30

Sikadur®-30 LP

Sikadur®-330

Sika AnchorFix®-3001

17WATERPROOFING



*Kann mit Sikadur®-501 (Quarzsand) nach Bedarf 25%-100% verfüllt werden. Zum Reprofilieren und Ausgleichen kann auch Sikadur®-41 CF verwendet werden.

Sikadur®-330Einfach zu verarbeiten, thixotroper Klebstoff zur Trocken- Imprägnierung und Verklebung von SikaWrap® Geweben, sowie das Verfüllen von Schlitzlamellen in allen Lagen.

VORTEILE Dient als Grundierung, Spachtelmasse und Klebstoff Schnelles, sicheres Imprägnieren und Verkleben von SikaWrap® Geweben im Trocken-Verfahren

Kostengünstig Geprüft nach EN 1504-4

Sika AnchorFix®-3001Anker-Klebstoff welcher mit einer handelsüblichen Kartuschenpistole* verarbeitet werden kann. Ermöglicht ein schnelles und sauberes Verfüllen von Schlitzlamellen und Verankerungslöchern.

VORTEILE Geprüft gemäss ETAG 001

Übersicht Epoxidharz-Klebstoffe

* Es wird empfohlen die Sika AnchorFix®-Kartuschenpistole zu verwenden. Diese arbeitet mit einer tieferen Untersetzung.


Das Sika® TRM-System (Textile Reinforced Mortar) ist ein effizientes System zur passiven Verstärkung von Mauerwerk und zur Verbindung von Mauerwerk mit ausgefachten Betonrahmen.

ANWENDUNGEN Erhöhung des Widerstandes und der Verformbarkeit aus der Ebene von Mauerwerk gegen seismische Beanspruchung

Verbindung von Mauerwerk mit angrenzenden Wänden und Rahmen, wie Betonrahmen, Fachwerken etc.

DAS Sika® TRM SYSTEM BESTEHT AUS FOLGENDEN KOMPONENTEN

SikaWrap®-350 G GridIst ein symmetrisches, bidirektionales Glasfasernetz mit einer alkalibeständigen Beschichtung das als Teil eines textilbewehrten Mörtels verwendet wird. VORTEILE

Korrosionsbeständig Hohe Zugfestigkeit in beide Richtungen Kostengünstig Alkalibeständige Beschichtung

Sika MonoTop®-722 MurIst ein gebrauchsfertiger, 1-komponentiger, faserverstärkter, zementöser Mörtel, der als Teil des Verstärkungssystems für Mauerwerk verwendet werden kann und der den Anforderun-gen der EN 998-1 (M-25), EN 998-2 und EN 1504-3 Klasse-R2 entspricht.

VORTEILE Niedriger E-Modul, ähnlich jenem des Mauerwerks Gute Haftung auf porösen Untergründen Kann von Hand oder im Spritzverfahren aufgetragen werden Schichtdicken von 5–25 mm in einem Auftrag möglich Atmungsaktiver, zementgebundener Mörtel Geringe Beeinflussung bauphysikalischer Eigenschaften Überschichtbar mit zementgebundenen Putzen Prüfberichte und Zulassungen


Haftzugfestigkeit des Untergrundes (Beton/Mauerwerk)

min. 1.0 N/mm2 –

Min. Überlappung des Netzes in Faserrichtung

≥ 150 mm –

Sika® TRM-SYSTEM

21WATERPROOFING



SYSTEM AUFBAU/APPLIKATION1. Mauerwerk vornässen (zu trockenes Mauerwerk

kann zum Ausbrennen des Mörtels führen und die Hydratation unterbinden).

2. Ca. 5 mm Sika MonoTop®-722 Mur aufbringen.3. SikaWrap®-350 G Grid einarbeiten.4. SikaWrap®-350 G Grid mit 5 mm Schicht

Sika MonoTop®-722 Mur überarbeiten. Gesamtschichtstärke sollte 10 mm betragen, dafür werden insgesamt 15 kg/m2 Mörtel benötigt. Nachglätten der Oberfläche sollte unterlassen werden. Dies kann zu Zementschlämme auf der Oberfläche führen, was die Bildung von Haarrissen begünstigt.

5. Nach dem Abbinden kann der Sika MonoTop®-722 Mur mit einem zementösen Putz weiter verarbeitet werden.

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3

5

4

Vorspannkraft des Spanngliedes: PP0 = 220 kN

Garantierte Kraft des Spanngliedes FSpk,min = 300 kN

Sika® CarboDur® S626

Materialverhalten Elastisch

Vorspannung zur Zeit t = 0 σPo = 1 410 N/mm2

Vordehnung zur Zeit t = 0 εPo = 8.5‰

Zugfestigkeit ftk ≥ 2 800 N/mm2

E-Modul der Lamelle längs ≥ 165 000 N/mm2


Das Spannsystem StressHead CarboStress® basiert auf dem Prinzip einer externen Vorspannung ohne Verbund und be-steht aus einem Spannglied und zwei Verankerungen, welche die Kraft an den Lamellenenden konzentriert ins Bauwerk ein-leiten. Durch die Vorspannung der Lamelle können gegenüber einer schlaff ausgeführten CFK-Verstärkung die auftretenden Deformationen verringert werden und die guten Material- eigenschaften der CFK-Lamelle können noch besser aus- genutzt werden.

Jedes Spannglied hat eine feste Verankerung und eine Spann-verankerung. Die feste Verankerung fixiert ein Ende des Spannglieds. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich die Spannverankerung. Dort wird das Spannglied mit einem einfachen Hydraulik-Zylinder vorgespannt. Zur Einleitung der Spannkraft in das Tragwerk bietet StressHead Standard-Verankerungen sowie eine Reihe von Speziallösungen, welche projektspezifisch kombiniert werden können.Das Spannglied kann im und ohne Verbund appliziert werden. Zum Schutz gegen mechanische Einwirkungen kann das Sys-tem zum Beispiel mit einer Blechabdeckung geschützt werden.

VORTEILE Konzentrierte Krafteinleitung an den Spanngliedern Ausgezeichnetes Materialverhalten bei Ermüdung Grosse Lamellendehnung – kleine Spannverluste Kann unter Betrieb appliziert werden (unter dynamischer Beanspruchung)

Kurze Endverankerungen (< 12 cm) Wirtschaftliche und einfache Applikation ohne Hebezeuge oder Anpressvorrichtungen

Wartungsfrei

Systemeigenschaften

VORGESPANNTE LAMELLEN MIT DEM CarboStress®-SYSTEM

23WATERPROOFING



D

D Z Z

Z D D

Druckspannung aus Vorspannung

Biegespannung aus exzentrischem Anteil

Spannung ursprünglicher Belastung

Resultierende Spannungsverteilung

VorspannungUm die hochfeste Kohlefaserlamelle optimal auszunutzen, kann diese vorgespannt werden. Die zulässigen Dehnungen und damit die Zugkräfte liegen höher als bei schlaff appli-zierten Lamellen. Zusätzlich wird durch die Vorspannkraft auf der Zugseite des Tragwerks eine Druckkraft aufgebracht.

Diese bewirkt im Gebrauchszustand kleinere Zugspannungen in der Stahlbewehrung und führt damit zu kleineren Rissbrei-ten. Zur Berechnung des Tragwiderstandes wird die Vor-spannkraft zur Zugfestigkeit der Bewehrung addiert.

Zusammen mit den Firmen StressHead und VSL bietet Sika ein innovatives Vorspannsystem an. Die Firma StressHead unterstützt Sie gerne bei der Planung und Bemessung.

Die Lamelle kann mit oder ohne Verbund montiert werden. Der Verbund bringt einige Vorteile mit sich: Der Lamellen-querschnitt nimmt lokal zusätzliche Kräfte aus Biegung auf, so dass das Zugglied als eine Kombination von vorgespannter

und nicht vorgespannter Lamelle wirkt. Zudem ist eine Vor-spannlamelle im Verbund besser gegen mechanische Ein-wirkungen geschützt. Die Bemessung wird aus den bekannten Regeln der konventionellen Spannsysteme abgeleitet. Die Besonderheiten des CFK-Materials müssen berücksichtigt werden und können der Norm SIA 166 entnommen werden.


1

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Schützen

1. Sika® CarboDur®-Lamelle, Kratzspachtel mit Sikadur®-30 abgesandet

2. Überschichtet mit Sika MonoTop®-723 N

Betonsanierung und VerstärkungWenn die Bewehrung des bestehenden Bauteils durch Karbonatisierung oder Chloride korrodiert, ist die Betonoberfläche abzutragen und zu reprofilieren. Der Reprofilierungsmörtel Sika MonoTop®-412 N ist genügend austrocknen zu lassen (max. 4% Untergrundfeuchtigkeit nach CM-Methode). Die Wartezeit beträgt bei 20°C etwa 7 Tage, immer abhängig vom Klima und der Schichtdicke.

SchutzDie Lamellenoberfläche kann mit einem Farbanstrich, z.B. Sikagard®-550 W Elastic oder Sikagard®-675 W ElastoColor, beschichtet werden. Durch eine helle Farbe können bei direkt besonnten Lamellen die Oberflächentemperaturen gesenkt werden.

Die Lamellen können auch mit einem zementösen Mörtel überspachtelt werden, als Schutz z.B. gegen mutwillige Beschädigungen.

Beschichten

1. Sika® CarboDur®-Lamelle2. Beschichtet mit Sikagard®-550 W Elastic

oder Sikagard®-675 W ElastoColor

Betonreprofilierung1. Reprofiliermörtel Sika MonoTop®-412 N

inkl. Haftbrücke Sika MonoTop®-910 N2. Sika® CarboDur®-Lamelle verklebt mit

Sikadur®-30

SYSTEMAUFBAUTEN

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25WATERPROOFING



Beim Einsatz von Sika® CarboDur®-Lamellen auf Brückenfahrbahnplatten und nachträglichem Aufflammen von Bitumendichtungsbahnen sind die Lamellen vor Hitzeeinwirkung zu schützen. Das System wurde auf der Baustelle und im Labor erfolgreich geprüft.

Schutz vor Hitzeeinwirkung 1. Sikadur®-302. Sika® CarboDur®-Lamelle3. Sikadur®-30 mit Quarzsand4. SikaTop® Armatec®-110 EpoCem®5. Sikafloor®-82 EpoCem®

(Mindestschichtdicke 5 mm)

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Biegenachweis im unverstärkten Bereich SIA 262

Querkraftnachweis im unverstärkten und verstärkten Bereich

SIA 262

Verankerungsnachweis am Ende der Wirkungszone SIA 166

Zugkraftänderung in der Wirkungszone SIA 166

Zugkraftnachweis in der Wirkungszone SIA 166

Zustand zum Zeitpunkt der Ap-plikation der Klebebewehrung

Tragsicherheitsnachweis im verstärkten Zustand

Gebrauchstauglichkeitsnach-weis im verstärkten Zustand

Gk

Dazugehörende Dehnungsverteilung:

γG × Gk + γQ × Qk Gk + ψ × QkGk

dh

x FC

FsFI

�cd �c0 �cd

�unten, 0 �I,d = �unten, d - �unten, 0

�s0 �sd �s0


Die Biegeverstärkung von Stahl- und Spannbetontragwerken erfolgt vorzugsweise mit Lamellen (Sika® CarboDur®). Es können oberflächlich geklebte Lamellen oder in den Beton eingelassene Schlitzlamellen verwendet werden.Ebenfalls können flächige Gewebe (SikaWrap®) appliziert werden. Allerdings sind diese Systeme aufgrund deren ge-ringerer Effizienz und erhöhtem Verarbeitungsaufwand für Biegeverstärkungen nicht zu empfehlen und können meist nur bei besonders schwachen Untergründen (grosse Klebefläche erforderlich) wirtschaftlich eingesetzt werden.

Gemäss Norm SIA 166 “Klebebewehrung” sind folgende Nachweise zu führen:

THEORIE TRAGWERKSVERSTÄRKUNG

27WATERPROOFING



VERANKERUNGIn der Wirkungszone übernimmt die Klebebewehrung Zug-kräfte. Die am Ende der Wirkungszone vorhandene Lamellen-kraft muss in der Verankerungszone im ungerissenen Beton-bereich eingeleitet werden. In der Verankerungszone leistet die Klebebewehrung rechnerisch keinen Beitrag zur Bauteil-verstärkung.

Die maximal mögliche Verankerungszone ist abhängig von der Länge des ungerissenen Betonquerschnitts. Ist die maximal vorhandene Verankerungslänge lΙd kleiner als der Bemessung-swert lbd der Verankerungslänge, ist der Verankerungswider-stand Fb,Rd gemäss Norm SIA 166 zu reduzieren. Ist die zu verankernde Lamellenkraft am ersten Riss grösser als der effektiv vorhandene Verankerungswiderstand Fb,Rd

muss die Zugkraft auf mehrere Lamellen, d.h. auf eine grös-sere Krafteinleitungsfläche verteilt werden. Alternativ können auch sogenannte Verankerungshilfsmittel (SIA 166 Ziffer 3.1.5.6) eingesetzt werden – zum Beispiel Sika® CarboDur® Endverankerungen.

DRUCKGLIEDERBEMESSUNGDurch Umschnürungen mit Geweben (SikaWrap®) lässt sich der Normalkrafttragwiderstand von Druckgliedern nach Norm SIA 262 vergrössern, weil sich ein dreiachsiger Spannungs-zustand entwickelt. Die Druckfestigkeit des Betons und die Duktilität des Stahlbetonquerschnitts werden dadurch erhöht. Weil das Verstärkungsgelege die Betonüberdeckung ebenfalls umfasst, kann diese auch zur Abtragung der Kräfte beitragen.Ausserdem lassen sich mit Umwicklungen Spreizkräfte in Last-einleitungsbereichen oder Bewehrungsstössen aufnehmen oder die Längsbewehrung wird am Ausknicken gehindert.

SCHUBBEMESSUNGDie Schubverstärkung von Stahl- und Spannbetonträgern erfolgt durch das Anbringen von bügelförmiger Klebebeweh-rung. Diese kann einem offenen oder geschlossenen Bügel nachempfunden werden. Dabei können Gelege (SikaWrap®) für offene und geschlossene Klebeschubbewehrungen angeordnet werden oder 90°-abgebogene Lamellen (Sika® CarboShear L) für offene Klebeschubbewehrungen eingesetzt werden.Der Querkraftnachweis erfolgt nach den Normen SIA 166 und SIA 262. Dabei ist zu berücksichtigen, dass im unverstärkten Gebrauchszustand keine Schubrisse im Beton vorhanden sind und alle weiteren Voraussetzungen von SIA 166 Ziffer 3.1.7.3.2 eingehalten sind.Für die Bestimmung des inneren Hebelarms der Kräfte und der verankerbaren Bügelkraft ist speziell SIA 166 Tabelle 5 zu beachten.

lb0d = Verankerungslänge um maximalen Verankerungswiderstand Fb0,Rd

lbd = Effektiv vorhandene VerankerungslängeFb0,Rd = Maximaler VerankerungswiderstandFb,Rd = Effektiv vorhandener Verankerungswiderstand

BRANDSCHUTZ


Brandschutz Das System der Klebebewehrung besteht aus der Kohle- faserlamelle oder dem Fasergewebe und dem Epoxidharz- Klebstoff. Bei Feuereinwirkung verliert der Epoxidharzkleber seine Festigkeit. Der Kraftfluss vom Untergrund und Lamelle oder das Gewebe wird geschwächt und die Verstärkung verliert ihre Wirkung. Falls durch den Ausfall der Klebebewehrung die Tragsicherheit nicht mehr gewährleistet ist, muss die Klebe- bewehrung vor zu hohen Temperaturen geschützt werden.

Dies geschieht am besten mit Brandschutzplatten. Versuche im EMPA Horizontalofen zeigten, dass CFK-Lamellen mit Brandschutzplatten (Promat) wirksam gegen Brandeinwirkun-gen geschützt werden können. Die CFK-Lamellen müssen im Gegensatz zu Stahllamellen nicht mit Dübeln gegen das Herab-fallen befestigt werden.

BEMESSUNG IM BRANDFALLFalls beim Ausfall der Klebebewehrung der Tragwiderstand des unverstärkten Tragwerks ungenügend ist, ist die Klebebeweh-rung gegen Feuer, Vandalismus und sonstige Zerstörungen zu schützen. Ist der Tragwiderstand des unverstärkten Tragwerks grösser als der reduzierte Bemessungswert Ed = Gk + ψ2i × Qk

sind keine Massnahmen zum Schutz der Klebebewehrung vorzusehen.

Der Bericht über den Versuch in der EMPA kann bei der Sika Schweiz AG bezogen werden.

Zeit t [min]

Tem

pera

tur T

[°C

]

10 20 30 40 50 60 70 80 90

200

400

800

1000

600

ISO-NORMBRANDISO-Normbrandkurve

Brandschutzplatten

Beton

Geklebte CFK-Lamellen

Elektrisches Heizgerät für das beschleunigte Aushärten von verklebten Sika® CarboDur® Lamellen und/oder für die Erhöhung der Gebrauchstemperatur.

Funktionsweise Gleichstrom mit einer Spannung von 0–100 V wird durch die Lamellen geleitet, welche als Widerstand wirken und sich aufheizen. Dadurch wird auch das Klebebett erwärmt und der Klebstoff härtet schneller aus.

Generell gilt für das Aufheizen des Klebebetts: Bei Lamellen des Typs S werden höhere Temperaturen als bei Lamellen des Typs M erreicht.

Bei kleinen Querschnitten werden ebenfalls höhere Tempera-turen erreicht als bei grossen Querschnitten.

Bei isolierenden Untergründen wie Holz werden höhere Temperaturen erreicht als bei wärmeleitenden Untergründen wie Beton.

Aushärtezeiten

Erhöhung der Gebrauchstemperatur Limiten Untergrundtemperatur

Kleber Standard Mit Sika® CarboDur® Heizgerät

Temperatur +10°C +25°C +60°C +70°C +80°C +90°C

Sikadur®-30 7 Tage 3 Tage 4 Stunden 3 Stunden 2 Stunden 1 Stunde

Sikadur®-30 LP Nicht zulässig! 7 Tage 6 Stunden 4 Stunden 2 Stunden 1 Stunde

Kleber Standard Mit Sika® CarboDur® Heizgerät

Sikadur®-30 +8°C ≥ +2°C (Untergrund nicht gefroren)*Sikadur®-30 LP +25°C

* Bei tiefen Temperaturen (< +10 °C) ist der Kleber schwieriger zu verarbeiten (hohe Viskosität!). Es wird empfohlen den Kleber vor Applikation für ca. 24 Stunden bei ca. +20 °C zu lagern.

auch ohne Heizgerät möglichH nur mit Heizgerät möglich– nicht möglich

ANWENDUNGEN Schnelle Aushärtung des Armierungsklebers (2–4 Stunden) Ermöglicht Verstärkungsarbeiten bei tiefen Temperaturen Für die Erhöhung der Gebrauchstemperatur (höhere Wärme-formbeständigkeit des Armierungsklebers Sikadur®-30 LP)

VORTEILE Definierte Aushärtebedingung Einfache Bedienung Kosteneinsparungen dank verkürzter Sanierungszeiten Miete bei Sika Schweiz AG, kein Kaufzwang Prüfberichte und Zulassungen 230/380 V Betrieb möglich

Sika® CarboDur® HEIZGERÄT

Max. Gebrauchstemperatur Sikadur®-30 Sikadur®-30 LP

+30°C

+40°C

+50°C

+60°C – H

+70°C – H

+80°C – H

29WATERPROOFING



ANWENDUNGEN Unzureichender Platz für Endverankerung Erhöhung der Endverankerungskraft

VORTEILE Verdoppelung der Endverankerungskraft gegenüber Verankerungslänge SIA 166

Geprüftes System Einfache Applikation Kein Spitzen Keine speziellen Werkzeuge Geringes Gewicht Geringe Aufbauhöhe Verdoppelung der Endverankerungskraft

Sika® CarboDur® Lamellen können mit einer patentierten Sikadur®-30 Zahnspachtelung effizient in Platten und Wände mittels Kernlochbohrung verankert werden. Das Loch wird mit einem Epoxidmörtel verfüllt.


ENDVERANKERUNGEN

Sika® CarboDur® Endverankerungsplatte

Sika® CarboDur® Endverankerung individuell

Die Sika Schweiz AG bietet für Ingenieure die kostenlose Sika® CarboDur® Software nach Schweizer Normen an.Die in diesem Programm verwendeten Richtlinien und Berechnungsverfahren basieren auf:

SIA 166:2004 Klebebewehrungen SIA 260:2013 Grundlagen der Projektierung von Tragwerken SIA 261:2014 Einwirkungen auf Tragwerke SIA 262:2013 Betonbau Concrete Society Technical Report N.55 (TR 55): “Design guidance for strengthening concrete structures using fibre composite materials, Third Edition 2012”

Diese Software ist in Schweizer Landessprachen verfügbar.

Für die Bemessung kann aus fünf verschiedenen Berechnungsmodulen ausgewählt werden:

Stützenverstärkung mittels CFK-Umschnürung (Querschnittsbemessung)Bei der Bemessung der SikaWrap®-Umschnürung wird entweder die reine Normalkraft oder eine Kombination aus Normalkraft + Biegung (X-Achse, Y-Achse oder beides) berücksichtigt.Die Widerstandsberechnung des nicht verstärkten Querschnitts im Brandfall ist ebenfalls enthalten.

Biegezugverstärkung (Querschnittsbemessung)Die Berechnung beinhaltet die Bemessung des erforderlichen CFK-Querschnitts, basierend auf den angenommenen Biegemomenten, die auf den massgebenden Querschnitt eines Stahlbeton- oder Spannbeton-Trägers wirken.Die Widerstandsberechnung des nicht verstärkten Querschnitts im Brandfall ist ebenfalls enthalten.

Schubverstärkung (Querschnittsbemessung)Die Berechnung beinhaltet die Bemessung des erforderlichen CFK-Querschnitts, basierend auf den angenommenen Schubkräften, die auf den massgebenden Querschnitt eines Stahlbetonträgers wirken.Die Widerstandsberechnung des nicht verstärkten Querschnitts im Brandfall ist ebenfalls enthalten.

Biegezugverstärkung (Tragwerksanalyse am Balken)Die Software bestimmt die Verteilung der angenommenen Biegemomente für das Stahlbeton- oder Spannbeton-Tragwerk und berechnet die erforderlichen CFK-Querschnitte und deren Anordnung entlang des Trägers.

Schubverstärkung (Tragwerksanalyse am Balken)Die Software bestimmt die Verteilung der angenommenen Schubkräfte für das Stahlbeton- oder Spannbeton-Tragwerk und berechnet die erforderlichen CFK-Querschnitte und deren Anordnung entlang des Trägers.

31WATERPROOFING



Sika® CarboDur® BERECHNUNGSSOFTWARE


REFERENZEN

Art der VerstärkungVerstärkung der bestehenden Koppelfugen: Bei der Brücke aus dem Jahr 1970 wurden die bestehenden Spannglieder in vier Arbeitsfugen/Koppelfugen über Spanngliedkopplungen verbunden. In diesen vier Arbeitsfugen wurden Einzelrisse festgestellt. Die vorhandenen Risse wurden ausinjiziert und die Koppelfugen lokal mittels 18 vorgespannter CFK-Lamellen (insgesamt 3 960 kN pro Fuge) überbrückt. Da die untere Hohl- kastenplatte eine Stärke von nur 14 cm aufweist, wurde die Krafteinleitung der einzelnen Spannsysteme längs versetzt angeordnet.

Ausführungsjahr: 2014/2015Bauherr: Schweizerische Bundesbahnen SBBBundesamt für Strassen ASTRAGemeinde SpreitenbachPlaner Architekt/Ingenieur: dsp Ingenieure & Planer AG, Greifensee Unternehmer: SikaBau AG, Aarau

Sika Produkte StressHead CarboStress® System Sika® CarboDur® S626 Sika® CarboDur® S812 Sikadur®-30 Sikadur®-42 HE Sikagard®-63 N

Instandsetzung Strassenüberführung Sandacher, Spreitenbach

33WATERPROOFING



Art der VerstärkungEin stark drehwüchsiger Zugbalken des Bundbinders aus Holz ist infolge zunehmender Schwundrisse (verursacht durch ein verändertes Raumklima infolge einer Gebäudehüllen-Sanie-rung) geborsten und musste deshalb instandgesetzt werden. Nach einem Varianten-Studium diverser Sanierungsmöglich-keiten entschied sich der Ingenieur den Zugbalken des repräsentativen Rathaussaals in Vaduz zu erhalten und mit eingeklebten Schlitzlamellen zu ertüchtigen.

Nach dem Schlitzen und Fräsen der seitlichen und untenlie-genden Nuten (Schwerpunkt der Lamellen in Balken-Achse) wurden die Sika® CarboDur® Schlitzlamellen mit Sika AnchorFix®-3+ im Holzbalken verklebt und die Fuge praktisch unsichtbar verfüllt.

Ausführungsjahr: 2015Bauherr: Gemeinde Vaduz, BauverwaltungPlaner Architekt/Ingenieur: tragweite AG, vogt ingenieure, Vaduz Unternehmer: Schreinerei Konrad, Vaduz

Sika Produkte Sika® CarboDur® S2.025 Schlitzlamellen Sika AnchorFix®-3+

Ertüchtigung geborstener Zugbalken im Dachstock über dem Rathaussaal,

Rathaus, Vaduz


Kontrollpunkte Erledigt Offen

Untergrund

Zustandserfassung nach Empfehlung SIA 162/5

Untergrundvorbehandlung, Verschmutzungen entfernt

Ebenheit des Untergrundes gem. SIA 166/6.3.2.1

Keine scharfen Kanten vorhanden

Reprofilierung mit Mörtel min. R3 und Kontrolle gem. SIA 166/7.4.5

Haftzugprüfungen min. 1.5 N/mm2 nach SIA 166/7.4.1

Restfeuchte kleiner 4% Masse

Taupunktabstand min. +3°C

Anforderung an das Material

Produktetauglichkeit nach SIA 166 / 5.3.2.1

Montage

Ist das Personal fachkundig

Ist gewährleistet, dass die Bedingungen für eine Aushärtung der verwendeten Produkte optimal sind

Klebeflächen gereinigt

Verklebung vollflächig, keine Luftblasen vorhanden, Kleberauftrag gleichmässig

Brandschutz, wenn notwendig

Qualitätsplanung

Anforderungen gem. SIA 166/7.2.

Anforderungen gem. SIA 166/7.4

Protokoll der klimatischen Verhältnisse 2-mal täglich

Prüfung vom Mischen und Klebstoff gem. SIA 166/7.4.3

Klebstoffprüfungen nach SIA 166/7.4.4

Wieso Qualitätssicherung? Bei statischen Verstärkungen geht es darum ein Bauwerk für die Aufnahme von mehr Belastung zu ertüchtigen. Dies kann bei Erdbebenverstärkung oder durch höhere Nutzung bei Umstrukturierungen notwendig sein. Werden die Arbeiten nicht fach- und sachgemäss ausgeführt, kann dies zu einem Versagen der Verstärkung führen wobei Personenschäden nicht auszuschliessen sind. Dies würde zu unangenehmen Folgen für die Beteiligten führen. Es ist deshalb wichtig, dass die in der Norm und in den technischen Merkblättern der Hersteller beschriebenen Massnahmen befolgt werden. Die Checkliste für diese Spezialarbeiten sollte deshalb bei solchen Ausführungen unbedingt beachtet und befolgt werden.

Checkliste

QUALITÄTSSICHERUNG

35WATERPROOFING



GLOBALE UND LOKALE PARTNERSCHAFT

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WER WIR SINDSika AG in Baar, Schweiz, ist ein global tätiges Unternehmen der Speziali- tätenchemie. Sika beliefert die Bau- sowie die Fertigungsindustrie (Automobil, Bus, Lastwagen und Bahn, Solar- und Windkraftanlagen, Fassaden). Im Produktsortiment führt Sika hochwertige Betonzusatz-mittel, Spezialmörtel, Dicht- und Klebstoffe, Dämpf- und Verstärkungs-materialien, Systeme für die strukturelle Verstärkung, Industrieboden- sowie Bedachungs- und Bauwerksabdichtungssysteme.

SIKA SCHWEIZ AGTüffenwies 16CH-8048 Zürich

KontaktTelefon +41 58 436 40 [email protected] I www.sika.ch

Vor Verwendung und Verarbeitung ist stets das aktuelle Produktdatenblatt der verwendeten Produkte zu konsultieren. Es gelten unsere jeweils aktuellen Allgemeinen Geschäftsbedingungen.

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