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Projekt
Querschnittsadaption für stabförmige Druckbauteile
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Manfred Curbach
Fachliche Zuordnung
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Förderung
Förderung von 2011 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198118038
Das Ziel der beantragten Fortsetzungsphase ist die Formoptimierung stabförmiger Druckbauteile, die in Bauwerken im Wesentlichen als Stützen auftreten. Sie übernehmen in Tragwerken den vertikalen Abtrag der einwirkenden Eigen- und Verkehrslasten. Stützen werden heute überwiegend mit einem konstant rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt gefertigt. Abhängig von den abzutragenden Einwirkungen und der Anschlussausbildung der Stütze an die angeschlossenen Bauteile, ergeben sich unterschiedlich stark ausgenutzte Stützenbereiche sowie eine Beeinflussung des Tragverhaltens der angrenzenden Bauteile. Ziel ist es, optimierte Stützengeometrien zu entwickeln, für die die stützentypischen Versagensarten einer Spannungsüberschreitung oder eines Stabilitätsversagens bei einer effizienten Materialausnutzung ausgeschlossen werden können.In den Untersuchungen der ersten Förderperiode wurden die, das Tragverhalten von Stützen beeinflussenden Faktoren bestimmt und die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Versagensarten abgegrenzt. Dabei wurde zunächst die geometrische Ausbildung von zentrisch gedrückten Stützen untersucht und optimale Querschnitte bzw. Formverläufe in Stützenlängsrichtung bestimmt. Darauf aufbauend wurde der Einfluss zusätzlich wirkender Momente betrachtet und für prinzipielle Beanspruchungssituationen die optimalen Formverläufe ermittelt. In der Realität müssen Stützen stets Kombinationen aus verschiedenen Einwirkungen standhalten, so dass sich erst nach der Festlegung eines maßgebenden Beanspruchungsszenarios eine entsprechend optimierte Stützenform ergibt. Da Stützen zwar für die Bemessung als herausgetrennte einachsige Stäbe betrachtet werden, aber die konstruktive Ausbildung auch der Anschluss an die Decke entscheidend ist. Hier zeigte sich die positive Wirkung von gevouteten Stützenformen, da so die konzentrierte Lasteinleitung abgemindert wird und ein positiver Einfluss auf die Gesamttragwirkung des Stützen-Decke-Systems besteht.In der beantragten Förderperiode sollen die entwickelten Stützengrundformen für repräsentative charakteristische Beanspruchungssituationen weiter formoptimiert werden. Dazu werden numerische Berechnungen durchgeführt, deren Verifizierung durch experimentelle Untersuchungen erfolgt. Das Ergebnis ist eine kraftflussgerechte Stützenform die materialeffizient sowie ressourcenschonend ausgebildet ist. Eine gesonderte Betrachtung liegt dabei unter Berücksichtigung lokal auftretender Problempunkte, wie z. B. dem Durchstanzen, auf der Ausbildung des Anschlusspunktes von Stütze und Decke. Dabei ist eine enge Zusammenarbeit mit dem ebenfalls vom Antragsteller beantragten Teilprojekt Leichte Deckentragwerke aus geschichteten Hochleistungsbetonen geplant. Abschließend wird durch die Entwicklung und Herstellung eines Demonstrators die Zusammenführung von formoptimierten und kraftflussgerechten Einzeltragelementen zu einem ganzheitlichen räumlichen Tragwerk gezeigt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
