Verstärkung mit Formgedächtnisstahl

Ein bestehendes Tragwerk durch eine aktive Vorspannung zu verstärken – genau darin liegt der besondere Vorteil von Formgedächtnisstahl.

TES TECHNIFOR setzt diese innovative Technologie zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen ein, insbesondere bei Sanierungen, Umbauten oder Sicherungsmaßnahmen an bestehenden Bauwerken.

Direkt am Tragwerk aktiviert, ermöglicht Formgedächtnisstahl das Einbringen einer Vorspannkraft, ohne auf herkömmliche Spannsysteme mit Hydraulikpressen zurückgreifen zu müssen. Dieses Verfahren ist besonders interessant, wenn schwierige Zugänge, beengte Platzverhältnisse oder der Erhalt der bestehenden Konstruktion konventionelle Verfahren einschränken.

Von der Planung bis zur Ausführung beherrscht TES TECHNIFOR den gesamten Prozess: Tragwerksdiagnostik, Bemessung, Untergrundvorbereitung, Montage, Aktivierung und Kontrolle.

Wie funktioniert Formgedächtnisstahl?

Das Prinzip beruht auf den besonderen Eigenschaften einer eisenbasierten Formgedächtnislegierung.

Der Stahl wird bereits bei seiner Herstellung vorverformt. Nach der Montage und Verankerung am zu verstärkenden Tragwerk wird er durch Erwärmung aktiviert.

Das Material versucht daraufhin, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Da seine Verkürzung durch die Verbindung mit dem Tragwerk verhindert wird, entsteht eine Vorspannkraft.

Das bestehende Tragwerk erhält somit eine aktive Verstärkung. Im Gegensatz zu einer passiven Verstärkung, die hauptsächlich bei einer erneuten Verformung des Bauwerks beansprucht wird, bringt Formgedächtnisstahl unmittelbar nach seiner Aktivierung eine Vorspannkraft in das Tragwerk ein.

Diese Technologie wirkt sowohl auf die Tragfähigkeit des Bauwerks als auch auf dessen Gebrauchstauglichkeit, insbesondere hinsichtlich Verformungen und Rissbildung.

Die wichtigsten Schritte der Ausführung

1. Tragwerksdiagnostik

Die Untersuchung beginnt mit einer Analyse des bestehenden Bauwerks: Geometrie, Erfassung der Bewehrung, Bestimmung der vorhandenen Baustoffeigenschaften und Feststellung möglicher statischer Defizite.

2. Bemessung der Verstärkung

Die Verstärkungslösung wird entsprechend dem Tragverhalten, den aufzunehmenden Beanspruchungen und den angestrebten Leistungsmerkmalen bemessen.

Dabei werden insbesondere Anzahl, Anordnung und Eigenschaften der Verstärkungselemente festgelegt.

3. Vorbereitung und Montage der Verstärkung

Die Untergründe werden vorbereitet. Anschließend werden die Elemente aus Formgedächtnisstahl entsprechend dem gewählten Verfahren positioniert und kraftschlüssig mit dem Tragwerk verbunden.

4. Thermische Aktivierung

Der Stahl wird kontrolliert erwärmt. Durch den Formgedächtniseffekt des Materials entsteht die gewünschte Vorspannkraft im Tragwerk.

5. Schutz und Fertigstellung

Abhängig von der Beschaffenheit des Bauwerks und der gewählten Lösung kann die Verstärkung anschließend geschützt und in das Tragwerk integriert werden, beispielsweise durch geeignete Mörtel oder Spritzbeton.

Wann kann Formgedächtnisstahl eingesetzt werden?

Diese Technologie eignet sich insbesondere für die Sanierung, den Umbau und die Verstärkung bestehender Tragwerke.

Sie ermöglicht es, unterschiedliche Aufgabenstellungen zu lösen: Erhöhung der Lasten, Veränderung des Tragverhaltens eines Bauwerks, statische Defizite, Reparaturen nach Beschädigungen sowie eine bessere Begrenzung von Verformungen und Rissbildung.

Biegeverstärkung

Das Verfahren kann eingesetzt werden, um die Tragfähigkeit folgender Bauteile zu erhöhen:

• Stahlbetondecken;

• Balken und Träger;

• Geschossdecken;

• Brückendecks und andere Bauteile von Ingenieurbauwerken.

Durch das Einbringen einer Vorspannung lässt sich außerdem die Gebrauchstauglichkeit des verstärkten Bauteils verbessern, insbesondere durch die Begrenzung der Verformungen und der Rissbreiten.

Querkraftverstärkung

Elemente aus Formgedächtnisstahl können ebenfalls zur ergänzenden Querkraftverstärkung eines bestehenden Tragwerks eingesetzt werden.

Diese Lösung kann insbesondere dann von Interesse sein, wenn ein Balken, ein Träger oder ein anderes Bauteil höhere Beanspruchungen aufnehmen muss, als ursprünglich vorgesehen waren.

Durchstanzverstärkung

In bestimmten Situationen kann Formgedächtnisstahl eingesetzt werden, um die Verstärkung einer Stahlbetondecke im Bereich ihrer Auflager zu ergänzen und ihren Durchstanzwiderstand zu erhöhen.

Ein solcher Bedarf kann insbesondere bei einer Erhöhung der Lasten oder einer veränderten Nutzung des Gebäudes entstehen.

Reparatur nach Beschädigung oder Durchtrennung der Bewehrung

Kernbohrungen, die Herstellung von Öffnungen oder Umbauarbeiten an einem bestehenden Tragwerk können zur unbeabsichtigten Durchtrennung von Bewehrungsstäben oder Spanngliedern führen.

Nach einer Diagnose und statischen Untersuchung kann Formgedächtnisstahl eine geeignete Lösung sein, um die Tragfähigkeit des beschädigten Bauteils wiederherzustellen oder zu ergänzen.

Warum eine Verstärkung mit Formgedächtnisstahl wählen?

Vorspannung ohne Hydraulikpressen! Die Vorspannung wird durch die thermische Aktivierung des Materials erzeugt. Dadurch lässt sich eine Vorspannkraft in das Tragwerk einbringen, ohne auf herkömmliche mechanische Spannsysteme mit Hydraulikpressen zurückgreifen zu müssen.

Diese Eigenschaft ist besonders bei Bestandsgebäuden von Vorteil, wenn schwierige Zugänge und begrenzte Platzverhältnisse die Anwendung konventioneller Techniken erschweren.

Eine aktive Verstärkung

Nach der Aktivierung übt der Formgedächtnisstahl eine Kraft auf das Tragwerk aus.

Diese Vorspannung kann insbesondere dazu beitragen:

• die Tragfähigkeit des Bauwerks zu erhöhen;

• die vorhandene Bewehrung zu entlasten;

• die Rissbildung zu reduzieren;

• Verformungen zu begrenzen;

• das Tragverhalten unter Gebrauchslasten zu verbessern.

Eine für die Sanierung geeignete Lösung

Arbeiten an bestehenden Bauwerken sind häufig mit erheblichen Einschränkungen verbunden: begrenzte Platzverhältnisse, schwierige Zugänge, Aufrechterhaltung des laufenden Betriebs, Erhalt der bestehenden Konstruktion oder komplexe Geometrien.

Formgedächtnisstahl bietet in solchen Fällen eine besonders interessante Möglichkeit, eine Vorspannkraft direkt in das zu verstärkende Tragwerk einzubringen.

Eine duktile Stahlverstärkung

Formgedächtnisstahl verbindet die für eine Vorspannung erforderlichen Eigenschaften mit der Duktilität einer metallischen Verstärkung.

Damit stellt er eine sinnvolle Ergänzung zu den weiteren von TES TECHNIFOR eingesetzten Verfahren der Tragwerksverstärkung dar.

Formgedächtnisstahl, Kohlefaser oder Stahlverstärkung?

Es gibt keine Verstärkungslösung, die für alle Tragwerke gleichermaßen geeignet ist. Die Wahl des Verfahrens hängt insbesondere von der Art und dem Zustand des Bauwerks, den aufzunehmenden Kräften, den angestrebten Eigenschaften und den Bedingungen der Ausführung ab.

TES TECHNIFOR beherrscht unterschiedliche Verstärkungstechniken:

• Formgedächtnisstahl;

• CFK-Lamellen und Kohlefasergewebe;

• vorgespannte CFK-Lamellen;

• Verstärkungen durch Stahlprofile;

• Spritzbeton und Spritzmörtel.

Diese Techniken können einzeln oder kombiniert als Bestandteil einer umfassenden Verstärkungslösung eingesetzt werden.

Das Ziel besteht daher nicht darin, ein bestimmtes Verfahren vorzugeben, sondern die Lösung zu bestimmen, die dem tatsächlichen Tragverhalten des bestehenden Bauwerks entspricht.

Umfassende Kompetenz in der Tragwerksverstärkung

Die Verstärkung eines bestehenden Bauwerks beginnt mit dem Verständnis seines Tragverhaltens. TES TECHNIFOR verbindet die Kompetenzen des eigenen Ingenieurbüros mit der Erfahrung seiner Ausführungsteams, um Projekte zur Diagnose, Umgestaltung und Verstärkung von Tragwerken umfassend zu begleiten.

Je nach Anforderungen des Projekts können unsere Leistungen folgende Schritte umfassen:

Diagnose des Bestands → Erfassung der Bewehrung → Sondierungen und Kernbohrungen → Planung und Bemessung → Untergrundvorbereitung → Ausführung der Verstärkung → Schutz und Kontrolle.

Durch die Kombination unserer verschiedenen Fachgebiete können Tragwerksverstärkungen auch mit Betonsägearbeiten, Kernbohrungen, der Herstellung von Deckenöffnungen, Spritzbetonarbeiten und weiteren Spezialarbeiten verbunden werden, die für den Umbau eines Bauwerks erforderlich sind.

Verstärkung mit Formgedächtnisstahl im Nordosten Frankreichs und in Luxemburg

TES TECHNIFOR hat seinen Sitz in Gondreville bei Nancy und übernimmt die Planung und Ausführung von Tragwerksverstärkungen in Nancy, Metz, Reims und Straßburg sowie im gesamten Nordosten Frankreichs. Aufgrund seiner geografischen Nähe und seiner Erfahrung mit technisch anspruchsvollen Projekten ist TES TECHNIFOR insbesondere auch in Luxemburg tätig.

Unsere Teams arbeiten an Bestandsgebäuden, Industriegebäuden, Parkhäusern, Ingenieurbauwerken und weiteren Konstruktionen, deren Tragfähigkeit erhöht werden muss oder die umgebaut beziehungsweise verstärkt werden sollen.

Dank unserer Kompetenz in verschiedenen Verstärkungstechniken können wir jedes Projekt entsprechend den besonderen Eigenschaften des Bauwerks und den jeweiligen technischen Randbedingungen untersuchen.

Planen Sie eine Tragwerksverstärkung?

Erhöhung der Lasten • Verstärkung einer Decke oder eines Trägers • Umbau eines Gebäudes • unzureichende Bewehrung • beschädigte Bewehrung • Rissbildung • Verformungen • Sicherung eines bestehenden Tragwerks

Kontaktieren Sie TES TECHNIFOR, damit wir die für Ihr Bauwerk geeignete Verstärkungslösung prüfen können.