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Projekt
Von der Bauteilfügung zu leichten Tragwerken: Hybride, trocken gefügte Stab-, Flächen- und Raumtragelemente aus UHPFRC
Fachliche Zuordnung
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Förderung
Förderung von 2011 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198251365
Die Antragsteller bearbeiten im laufenden SPP1542 das Teilprojekt: Entwicklung neuartiger Verbindungen für geometrisch komplexe Flächen und Stabwerkselemente aus UHPC. Schwerpunkt der Untersuchungen ist die Entwicklung passgenauer Trockenstoßverbindungen für dünnwandige UHPFRC Bauteile zur Übertragung von Druck, Biege und Scherkräften. Der wesentliche Ansatz hierbei ist, eine hohe mechanische Effizienz durch gesteigerte Präzision und geometrische Komplexität im Fügebereich zu erreichen. Neben der passgenauen Fügung werden die Bauteile mittels innen verlaufender Spannelemente axial vorgespannt. Die neuartigen Verbindungen werden für folgende UHPFRC Bauteile entwickelt: Axial belastete und trocken gestoßene dünnwandige Rohrprofile zur Übertragung von Druckkräften; biegesteife Knotenelemente aus dünnwandigen Rohren zur Umlenkung von Kräften in Stabtragwerken sowie linienförmige Trockenstoßverbindungen zur passgenauen Fügung von segmentierten Schalenbauteilen. Die in der ersten Förderperiode gestellten Ziele werden mit dem Ende der ersten Förderperiode erreicht. Die bisherigen Ergebnisse wurden bereits mehrfach publiziert. Ziel des Folgeantrages ist es nun, die in der ersten Antragsphase entwickelten neuartigen Verbindungen für UHPFRC Bauteile in leistungsfähige leichte Stab, Flächen und Raumtragelemente zu überführen. Der neue Ansatz steckt in der Steigerung der Traglasten von Bauteilen und Tragwerken durch intelligente Kopplung einzelner modular aufgebauter Stab und Flächenelemente zu hybriden, zusammenwirkenden Tragelementen und Systemen. Durch Kombination trocken gestoßener Stäbe mit schubfest verbundenen, ebenen oder gekrümmten Flächenelementen lässt sich eine Vielzahl baupraktisch relevanter Tragwerkstypen realisieren, von den überwiegend biegebeanspruchten Tragwerken hin zu formoptimierten Schalen. Die Grundlagen der ersten Förderperiode werden beibehalten: Verwendung von UHPFRC zur Verbesserung der Zugtragfähigkeit und des Nachbruchverhaltens, passgenaue Trockenstoßverbindungen sowie effiziente Materialausnutzung durch planmäßige Vorspannung. Da in diesem Forschungsvorhaben nicht alle denkbaren Kombinationsmöglichkeiten von Stäben und Flächen in ihrer geometrischen Vielfalt untersucht werden können, werden für die Arbeiten exemplarisch drei für die Baupraxis relevante Fälle aus den möglichen Tragelementkombinationen ausgewählt: Fügung von Stab und Flächenelementen zu einem einachsig vorgespannten Plattenbalkenelement, Fügung von Stab und Flächenelementen zu einem orthogonalen, zweiachsig vorgespannten Flächentragwerk und Fügung von Stab und Flächenelementen zu gekrümmten Raumtragwerken. Je nach geometrischen Randbedingungen können die so entstehenden Hybridtragsysteme und Elemente in der Ebene als hauptsächlich biegebeanspruchtes Bauteil oder im dreidimensionalen Raum überwiegend über Membrankräfte tragen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
