Lokale Lasteinleitung von Druck-, Zug- und Querkraftbeanspruchungen mit Implantaten in Bauteile aus ultra-hochfestem Beton

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Sobek
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 157372790

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Entwicklung neuartiger Materialien wie dem ultra-hochfesten Beton (UHPC) erfordert zugleich die Entwicklung neuartiger, werkstoffgerechter und innovativer Konstruktionsformen. Für dünnwandige Bauteile aus ultra-hochfestem Faserfeinkornbeton (UHPFRC) wurde hierzu eine punktuelle Füge- und Verbindungstechnik mittels Implantaten entwickelt, welche die Aspekte der Montage, Demontage und Rezyklierbarkeit gleichermaßen berücksichtigt und zudem die zur Verfügung stehenden Materialfestigkeiten in angemessener Weise zu nutzen vermag. Mittels des vorgestellten Implantats wurde das Tragverhalten in einer Scheibe erläutert und die Wirkungsweise des Implantats durch experimentelle Untersuchungen unter Druck-, Zugund Querkraftbeanspruchungen verifiziert. Die Möglichkeit, hohe Beanspruchungen durch den vorgestellten und untersuchten Aufbau der Implantate einzuleiten, zeigt das generelle Potenzial dieser Verbindungstechnologie auf. Exemplarisch dargestellt erhöht sich die einzuleitende Druckbeanspruchung mit der Verwendung des vorgestellten Implantates auf das 3,9-fache, im Vergleich zur Einleitung der Beanspruchung über eine reine Teilflächenpressung. Die Einflussnahme der wesentlichen geometrischen und materiellen Konstruktionsparameter auf das Tragverhalten konnte grundlegend ermittelt werden. Mithilfe der Ergebnisse des Forschungsvorhabens wird die Entwicklung einer Bemessungsstrategie für die geometrisch-konstruktive Auslegung von Implantaten zur Einleitung lokaler Beanspruchungen in dünnwandige Bauteile aus UHPFRC erarbeitet. Das Ziel ist es, weitere Grundlagen für einen baupraktischen Anwendungstransfer der Verbindungstechnologie mittels Implantaten zu ermöglichen, sodass Chancen und Potenziale des Werkstoffes UHPC beflügelt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Implantate zur Einleitung hoher konzentrierter Lasten in dünnwandige Bauteile aus ultra-hochfestem Beton. In: Breit, W. et al. (Ed.): DAfStb-Forschungskolloquium. Beiträge zum 51. Forschungskolloquium, Doktorandensymposium. TU Kaiserlautern, 11./12. November 2010, pp. 169–180, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V., Berlin, 2010
  Kobler, Martin
  
• Fügen schlanker Bauteile - Untersuchungen zur Einleitung von Druckkräften mittels Implantaten. In: Beton- und Stahlbetonbau 106 (779-784), 2011
  Sobek, Werner; Mittelstädt, Jan; Kobler, Martin
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/best.201100062)
• Analytical and experimental investigations on the introduction of compressive loads in thin walled elements made of UHPFRC by the use of implants. In: Schmidt, M. et al. (Ed.): Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction. Proc. of Hipermat 2012 - 3rd International Symposium on UHPC and Nanotechnology for High Performance Construction Materials. University of Kassel, March 07-09, 2012 (Structural Materials and Engineering Series, 19), pp. 773–780, kassel university press, Kassel, 2012
  Mittelstädt, Jan; Sobek, Werner
  
• Development of a sustainable construction method for segmented thin walled concrete structures. In: Bager, D. J.; Silfwerbrand, J. (Ed.): Concrete Structures for Sustainable Community. Proc. of the fib Symposium 2012. Stockholm, June 11-14, 2012, pp. 567–570, 2012
  Sobek, Werner; Mittelstädt, Jan
  
• Pull out tests on thin walled elements made of UHPFRC – Experimental study. In: Cairns, J. W.; Metelli, G.; Plizzari, G. A. (Ed.): Bond in Concrete 2012 - Bond, Anchorage, Detailling. Proc. of the 4th International Symposium on Bond in Concrete. Brescia, Italy, June 17-20, 2012 (General Aspects of Bond), pp. 915–922, Publisher Creations, Manerbio, Brescia, 2012
  Mittelstädt, Jan; Sobek, Werner
  
• Zum Fügen dünnwandiger Bauteile aus UHFFB. In: Universität der Bundeswehr (Ed.): Festschrift zum 60. Geburtstag von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser, 2012
  Sobek, Werner; Mittelstädt, Jan
  
• Thin walled elements made of UHPC – Connection and load transfer by the use of implants. In: Clark, Gordon, M.; Dancygier, A. N. (Ed.): Engineering a Concrete Future. Proc. of the fib Symposium 2013. Tel-Aviv, April 22-24, 2013, pp. 193–196, 2013
  Mittelstädt, Jan; Sobek, Werner