Instandsetzung und Verstärkung von Stahlkomponenten mit vorgespannten CFK‐Materialien

Um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels abzuwenden, hat sich die internationale Gemeinschaft dem Ziel Net‐Zero 2050 verschrieben. Die Rohstahlproduktion verursacht einen sehr hohen Anteil an den weltweit ausgestoßenen CO‐Emissionen. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass die direkten CO‐Emissionen durch die Rohstahlproduktion bei etwa 1,4 t CO pro Tonne Stahl liegen. Zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 muss die Stahlindustrie ihre Treibhausgasemissionen drastisch reduzieren. Dieses Ziel kann neben umweltfreundlicher Stahlproduktion durch lebensdauerverlängernde Instandsetzungsmaßnahmen oder Wiederverwendung bestehender Tragstrukturen effektiv vorangetrieben werden. Hiermit können bspw. Umweltemissionen aus möglicher Erneuerung der Tragstrukturen eingespart und damit der Bedarf an neuem Rohstahl reduziert werden. Die Verwendung von carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) bietet ein großes Potenzial für die Verlängerung der Lebensdauer von Stahlkonstruktionen. In diesem Beitrag werden die Hauptunterschiede bei den Bemessungsanforderungen für CFK‐verstärkte Stahlkomponenten erörtert. Des Weiteren wird ein Überblick über die bereits entwickelten Verstärkungssysteme und Einsatzmöglichkeiten gegeben, der schlaffe und vorgespannte mechanische Verankerungen sowie geklebte CFK‐Platten und ‐Stäbe umfasst. Abschließend werden einige Praxisanwendungen zur Ermüdungsverstärkung von alten Stahlbrücken vorgestellt und erläutert.

The International Energy Agency estimates that the direct CO emissions resulting from crude steel production are approximately 1.4 t of CO per ton of steel produced. To meet the Net‐Zero 2050 targets, the steel industry must take significant steps to reduce greenhouse gas emissions. One effective approach to achieve this goal is to promote the repair or reuse of existing structures, thereby lessening the demand for crude steel production. The utilization of carbon fibre‐reinforced polymer (CFRP) composites has demonstrated considerable potential in extending the lifespan of steel structures. This study addresses the primary distinctions in design requirements for CFRP strengthening of steel members. Furthermore, it provides an overview of research conducted on non‐prestressed/prestressed bonded/unbonded strengthening systems employing CFRP plates and rods for steel girders, plates, and connections. Additionally, the study explains a few examples of aging steel bridges that were strengthened by the developed retrofit systems using CFRP materials, showcasing the real‐world implementation of these advancements