Prüfeinheit für hochzyklische Druck- und Biegeversuche

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569320302

Die Ermüdung von Baustoffen und Bauteilen bei sehr hohen Lastwechselzahlen ist bislang nur unzureichend erforscht, da der damit verbundene versuchstechnische Aufwand erheblich ist. Es liegen zwar Versuchsdaten zu Materialproben mit höheren Lastwechselzahlen vor, jedoch ist die Anzahl der weltweit durchgeführten Bauteilversuche nach wie vor gering. Aufgrund der Komplexität des Materialverhaltens unter Ermüdungsbeanspruchung ist es äußerst schwierig, vom Verhalten einzelner Materialproben oder verkleinerter Modelle auf das reale Verhalten eines großmaßstäblichen Bauteils zu schließen. Das Institut für Massivbau der TU Dresden plant daher die Beschaffung einer leistungsstarken Prüfmaschine für Ermüdungsversuche an Bauteilen und Materialproben. Geplant sind zyklische Versuche an großformatigen Bauteilgeometrien mit Stützweiten bis zu 4,0 m als auch zyklische Druckversuche an normal- bis ultrahochfesten Betonproben unterschiedlicher Größe, welche mit Frequenzen von bis zu 20 Hz bei einer maximalen Kolbenschwingbreite von 3,1 mm mit bis zu 100 Mio. Lastwechseln getestet werden sollen (VHCF-Bereich). Das Leistungsspektrum der Prüfmaschine umfasst im statischen Versuch 4.000 kN und im zyklischen Versuch 3.000 kN. Der Prüfzylinder kann sowohl servohydraulisch als auch pulsatorgetrieben betrieben werden. Durch die Versuche werden nicht unerhebliche Erschütterungen generiert, die nicht in die Umgebung abgeleitet werden dürfen. Das geplante Großgerät besteht deshalb aus einem steifen 4-Säulen-Belastungsrahmen inklusive eines Differentialprüfzylinders, der wegen der speziellen Beanspruchungen aus den Ermüdungsversuchen auf einer aktiv schwingungsisolierten massiven Maschinenbasis aufgestellt wird. Der Belastungsrahmen, die Maschinenbasis sowie die aktiven Feder-Dämpfer-Lager unterhalb der Maschinenbasis bilden damit ein von der Umgebung entkoppeltes Masse-Feder-Dämpfer-System. Zusätzlich verfügt die Prüfeinheit über einen Pulsator, welcher eine Reduzierung des Energiebedarfs im Rahmen von Dauerversuchen von bis zu 90 % ermöglicht. Darüber hinaus wird die Prüfeinheit durch eine Klimakammer ergänzt, die optional schienengebunden in den Prüfraum eingefahren werden kann. Die mit diesem Großgerät geplante Forschung im Bereich der Material- und Bauteilermüdung soll die aktuell noch unzureichende Übertragbarkeit von Laborergebnissen aus kleinmaßstäblichen Ermüdungsversuchen auf reale Bauteilsituationen verbessern und damit eine wesentliche Forschungslücke schließen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Prüfeinheit für hochzyklische Druck- und Biegeversuche
• Gerätegruppe: 2910 Dynamische Prüfmaschinen und -anlagen, Pulser
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dresden
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Steffen Marx