Auf einen Blick
- NSM-GFRP-Technik ermöglicht Tragfähigkeitssteigerungen von 35% bis 101% bei T-förmigen Hybridbetonträgern
- Hybridkonstruktion vereint hochfesten Selbstverdichtungsbeton (106 N/mm²) im Flansch mit Normalbeton (45 N/mm²) im Steg
- Vorbelastungsgrad vor Sanierung beeinflusst Duktilität und Steifigkeit maßgeblich
- Versagensmechanismus primär GFRP-Epoxy-Entkopplung – Klebeverbund kritisch für Systemleistung
- Seitenmontage von Bewehrungsstäben bietet praktische Vorteile bei beengten Baustellenverhältnissen
Die Publikation „Experimental Investigation of Flexural Performance of T-Shaped Hybrid Concrete Beams Retrofitted with NSM Technique Using GFRP Bars" (2026) präsentiert systematische Laboruntersuchungen zur nachträglichen Biegeverstärkung von T-förmigen Hybridbetonträgern. Für das Maurerhandwerk ist diese Thematik hochrelevant, da Betonsanierungen und Tragwerksertüchtigungen zunehmend an Bedeutung gewinnen – insbesondere im Bestandsbau und bei denkmalgeschützten Objekten, wo konventionelle Methoden an ihre Grenzen stoßen.
Tragfähigkeitssteigerung durch NSM-GFRP-Verfahren
Die Untersuchungen an dreizehn T-förmigen Hybridbetonträgern demonstrieren das erhebliche Potenzial der Near Surface Mounted (NSM)-Technik in Kombination mit glasfaserverstärkten Polymerstäben (GFRP). Die sanierten Träger erreichten Tragfähigkeitssteigerungen zwischen 35% und 101% gegenüber der Referenzprobe. Diese Spannbreite resultiert aus verschiedenen Konfigurationen: Anzahl der GFRP-Stäbe, Platzierung (Unter- vs. Seitenmontage) und Vorbelastungsgrad vor der Sanierung.
Besonders bemerkenswert: Die Hybridbauweise mit einem Flansch aus hochfestem Selbstverdichtungsbeton (SC-HSC, 106 N/mm² Druckfestigkeit) und einem Steg aus Normalbeton (NSC, 45 N/mm²) spiegelt praxisrelevante Konstruktionen wider – etwa Deckenplatten mit darunter liegenden Unterzügen. Für Maurer bedeutet dies, dass die Ergebnisse direkt auf typische Arbeitssituationen übertragbar sind.
Einfluss des Vorbelastungsgrades auf Systemleistung
Die Forscher teilten die Versuchsträger in zwei Gruppen: Die erste wurde vor der Sanierung auf 45% der Bruchlast vorbelastet, die zweite auf 85%. Diese Differenzierung simuliert praxisnahe Szenarien: Einerseits vorsorgliche Ertüchtigung bei moderater Belastung, andererseits Notfallmaßnahmen bei stark vorgeschädigten Tragwerken.
Die Resultate offenbaren signifikante Unterschiede: Die Duktilitätsverminderung variierte zwischen 55,89% und 73,8% Reduktion – wobei die stärker vorbelasteten Träger tendenziell geringere Duktilität aufwiesen. Die Steifigkeitsreduktion betrug 2,36% bis 47,83%, abhängig von der Konfiguration. Diese Zahlen belegen: Je höher die Vorschädigung, desto kritischer werden Duktilität und Energieaufnahmefähigkeit.
Versagensmechanismen und Konstruktive Konsequenzen
Als primäres Versagensmuster identifizierten die Autoren die Entkopplung zwischen GFRP-Stäben und Epoxidharz (GFRP-Epoxy Debonding). Dieses Versagen tritt auf, bevor die volle Tragfähigkeit des GFRP-Materials aktiviert wird. Die maximale Durchbiegungen der sanierten Träger – zwischen 21,9 mm und 34,9 mm – verdeutlichen, dass die Systemduktilität maßgeblich von der Klebeverbindung bestimmt wird.
Für die Praxis bedeutet dies: Die Oberflächenvorbereitung (Rauigkeit, Sauberkeit, Trockenheit) und die Wahl des Epoxidharzes sind entscheidende Qualitätsparameter. Randbereiche und Endverankerungen verdienen besondere Aufmerksamkeit, da hier Peel-Spannungen und Querzugkräfte konzentriert auftreten.
Transferpotenzial für Maurer
Für das Maurerhandwerk eröffnet die NSM-GFRP-Technik neue Geschäftsfelder im Bereich der Betonsanierung und Tragwerksertüchtigung. Die Methode eignet sich insbesondere für:
- Bestandsbau: Nachträgliche Verstärkung von Decken- und Unterzugsystemen ohne massive Eingriffe in die Bausubstanz
- Denkmalschutz: Schonende Ertüchtigung historischer Beton- und Stahlbetonbauwerke
- Industriebau: Tragfähigkeitssteigerung bei Nutzungsänderungen (z. B. Lagerhallen mit höheren Lasten)
- Infrastruktur: Brücken- und Stützbauwerke, bei denen konventionelle Methoden an Grenzen stoßen
Die benötigten Kompetenzen – Betonbearbeitung, Schalungsarbeiten, Oberflächenvorbereitung – sind im Maurerhandwerk bereits vorhanden. Ergänzungsschulungen zu GFRP-Materialien, Epoxidharzverarbeitung und Qualitätssicherung ermöglichen die Erschließung dieses wachstumsträchtigen Marktes.
Die Anerkennung als „Fachbetrieb für Betoninstandsetzung und -verstärkung" nach relevanten Normen (z. B. DIN EN 1504) bildet die formale Grundlage für die Teilnahme an entsprechenden Ausschreibungen.
Fazit
Die vorliegende Forschungsarbeit demonstriert eindrucksvoll, dass die NSM-GFRP-Technik eine technisch ausgereifte und praktisch relevante Methode zur Biegeverstärkung von Hybridbetonträgern darstellt. Die Tragfähigkeitssteigerungen von bis zu 101% bei gleichzeitiger Beibehaltung akzeptabler Duktilitätswerte rechtfertigen den baupraktischen Einsatz – vorausgesetzt, die Klebeverbindung wird fachgerecht ausgeführt.
Für das Maurerhandwerk liegt das Transferpotenzial weniger in der Entwicklung neuer Verfahren, sondern in der Kompetenzerweiterung vorhandener Fähigkeiten. Die Kombination aus traditioneller Betonbautechnik mit modernen Verbundwerkstoffen eröffnet Zugang zu wertschöpfungsintensiven Nischenmärkten. Die TRL-Einstufung auf Stufe 5 signalisiert: Die Grundlagenforschung ist abgeschlossen – nun folgen Feldversuche und Standardisierung für die breite Anwendungsreife.
Quellen
- Primär: EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF FLEXURAL PERFORMANCE OF T-SHAPED HYBRID CONCRETE BEAMS RETROFITTED WITH NSM TECHNIQUE USING GFRP BARS (2026). https://doi.org/10.30572/2018/kje/170121
- Verwandt: Flexural response of reinforced concrete (RC) beams strengthened with near surface mounted (NSM) fibre reinforced polymer (FRP) bars (2013)
- Verwandt: Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) Bars for Enhancing the Flexural Performance of RC Beams Using Side-NSM Technique (2017)
- Verwandt: Effect of bonding materials on the flexural improvement in RC beams strengthened with SNSM technique using GFRP bars (2020)
- Verwandt: Flexural response of FRP-strengthened lightweight RC beams: hybrid bond efficiency of L‐shape ribbed bars and NSM technique (2022)
- Verwandt: Flexural strengthening of reinforced lightweight polystyrene aggregate concrete beams with near-surface mounted GFRP bars (2005)
- Verwandt: Flexural behavior of RC beams strengthened by NSM GFRP Bars having different end conditions (2016)
- Verwandt: The behaviour of hybrid-reinforced concrete T-beams exposed to the flexural moment (2020)
- Verwandt: EFFECT OF NEAR-SURFACE MOUNTED BARS ON THE STRUCTURAL BEHAVIOR OF ONE-WAY RC SLAB (2021)