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Ultraleichte, dünnwandige stabförmige Betonhohlbauteile

Im Rahmen der 2. Förderperiode des DFG-Schwerpunktprogramms 1542 „Leicht Bauen mit Beton“ wird am iBMB, Fachgebiet Massivbau das Teilprojekt "Ultraleichte, dünnwandige stabförmige Betonhohlbauteile unter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung" bearbeitet.

In der 1. Förderperiode des SPP 1542 wurden am iBMB, Fachgebiet Massivbau dünnwandige Betonhohlbauteile entwickelt, deren Wandstärken von 2,5 bis 3,0 cm im Bereich der aktuellen Betondeckung liegen. Zur Umsetzung dieser Wandstärken wurde ein hochfester, selbstverdichtender Feinkornbeton gewählt und mehrere innovative Bewehrungskonzepte überprüft. Hierbei wurde insbesondere der Einsatz einer mehrlagigen Mikrobewehrung aus geschweißten Drahtgittern als vorteilhaft identifiziert. Versuche zum Tragverhalten der dünnwandigen Betonhohlbauteile unter überwiegender Normalkraft- und Biegebeanspruchung zeigten, dass trotz des geringen Materialeinsatzes hohe Traglasten erreicht werden können. Um den Einsatz der ultraleichten Betonhohlbauteile in ebenen und räumlichen Fachwerkstrukturen, aufgelösten Trägern oder Mastkonstruktionen zu ermöglichen, sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich.

In der 2. Förderperiode sollen daher weitergehende theoretische und experimentelle Untersuchungen für die Beanspruchungssituationen „Querkraft“ und „Torsion“ erfolgen, auf deren Basis zudem theoretische und konstruktive Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Herstellung von dünnwandigen, stabförmigen Betonhohlbauteilen unter allgemeinen Beanspruchungssituationen erarbeitet werden können.

Im Zuge der Bearbeitung wurden bereits umfangreiche Versuche zum Biege- und Querkrafttragverhalten mikrobewehrter Betonbauteile durchgeführt. Zur Untersuchung des Biegetragverhaltens wurden 4-Punkt-Biegeversuche an mikrobewehrten Biegebalken durchgeführt (s. Bild links). In den Versuchen zum Querkrafttragverhalten wurden profilierte, dünnwandige Träger mit mikrobewehrtem Steg geprüft (Bild rechts). Insgesamt konnte gezeigt werden, dass mit der Mikrobewehrung ein mit konventionellen Stahlbetonbauteilen vergleichbares Tragverhalten erreicht werden kann. Er konnten jedoch deutlich feinere Rissbilder und erhöhte Verformungen beobachtet werden.

Derzeit laufen weitere experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Tragverhalten der dünnwandigen, mikrobewehrten Betonhohlbauteilen unter Querkraft- und Torsionsbeanspruchung. Hierzu sind bis zum Abschluss des Teilprojekts weitere Versuche an dünnwandigen, mikrobewehrten Betonhohlbauteilen geplant.

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Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Förderdauer/Laufzeit: 2014 - 2017

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Daniel Busse

Veröffentlichungen:

  • Busse D, Empelmann M. Bending behavior of high-performance, micro-reinforced concrete. Structural Concrete. 2018;1–10.
  • Busse, D.; Empelmann, M.: Shear strength of thin-walled concrete members with micro-reinforcement. In: Kohoutková, A., et al.: Proceedings of The 12th fib International PhD Symposium in Civil Engineering. 29.-31. August in Prag, S. 337-344, Prag, 2018.
  • Busse, D.; Empelmann, M.: Shear Strength of Thin-Walled, Micro-Reinforced Concrete Members. In: Proceedings of HPC/CIC 2017, Tromsø, Norway, 06.-08. March 2017
  • Busse, D.; Empelmann, M.: Dünnwandige, mikrobewehrte Betonbauteile unter Querkraftbeanspruchung. In: Beton- und Stahlbetonbau 111 (2016), Heft 12, S. 840-850. 
  • Busse, D.: Mikrobewehrung in dünnen Betonbauteilen. In: Tagungsband zur 4. Jahrestagung mit 57. Forschungskolloquium des DAfStb, Braunschweig, 16.-17.11.2016.
  • Busse, D.; Empelmann, M.: Ultra-lightweight, tubular concrete members for three-dimensional truss structures. In: Tagungsband zum IASS Symposium 2015, 17. - 20.08.2015, Amsterdam.
  • Busse, D.; Empelmann, M.: Ultra-light Concrete Members Inspired by Bamboo. In: Tagungsband zum fib Symposium 2015 Copenhagen, S. 199-200 (bzw. Long Paper auf USB-Stick), Kopenhagen, 2015.

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