Gefüge- und eigenspannungskontrolliertes Ermüdungsverhalten von geripptem Betonstabstahl

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Gehlen; Professor Dr. Ewald Werner
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410264412

Mit Einführung der modernen Oberflächengeometrie für Betonstabstähle wurde deren Ermüdungsverhalten beeinflusst. Die Dauerschwingfestigkeit nahm im Vergleich zum glatten Betonstahl ab und die Streuung bei den Ergebnissen von Dauerschwingversuchen zu. Eine gesamtheitliche Betrachtung der Zusammenhänge von Herstellgang, Gefüge, Eigenspannungen, Oberflächengestalt und den resultierenden Eigenschaften fand bisher nicht statt. Diese Wissenslücke soll mit dem Forschungsvorhaben geschlossen werden. Ein mangelndes oder stark streuendes Dauerschwingverhalten des Betonstahls (Stabstahl oder Ringmaterial) schränkt die Lebensdauer des Betontragwerks stark ein. Durch eine gezielte Einstellung des Betonstahls im Herstellungsprozess könnte das bisherig erreichte, niedrige und stark streuende Niveau des Dauerschwingverhaltens des Betonstahls erheblich gesteigert werden. Hierfür sollen der Herstellungsvorgang umfassend analysiert, die Methoden zur Erfassung der Eigenspannungen auf die komplizierte Oberflächengeometrie des Betonstahls abgestimmt, die Entstehung von Eigenspannungen durch numerische Simulationen beschrieben, detaillierte Oberflächenmodelle von Betonstählen erzeugt, die relevanten Gefügebestandteile des Multiphasen-Betonstahls hinsichtlich dynamischer und statischer Eigenschaften quantifiziert sowie das strukturmechanische Verhalten von Betonstählen mit allen quantifizierten Einflüssen und der entsprechenden Geometrie numerisch simuliert werden. Dadurch sollte es möglich werden, die erheblichen Wissenslücken, die es derzeit für Betonstahl hinsichtlich der Herstell-Gefügezustand-Eigenschaften-Beziehung gibt, zu schließen, zuverlässige Prognosewerkzeuge für das Dauerschwingverhalten zu entwickeln und darauf aufbauend gezielt adaptierte Betonstabstähle zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen