Ermüdung von Spanngliedern im sofortigen Verbund

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Empelmann
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 351987113

Spannbetonbauteile mit Vorspannung im sofortigen Verbund unter nicht vorwiegend ruhenden Einwirkungen sind gegen Ermüdungsversagen zu bemessen. In der Praxis werden solche Bauteile u. a. bei Kranbahnträgern, Decken im Industriebau, Türmen von Windenergieanlagen, Masten oder Brücken eingesetzt. Bei solchen Bauteilen kann das Ermüdungsversagen grundsätzlich durch den Beton, durch den Verbund zwischen Beton und Spannstahl sowie durch den Spannstahl hervorgerufen werden. Hierbei ist die Spannstahlermüdung häufig die maßgebende Versagensart, die sich im eingebauten Zustand deutlich von der freischwingend geprüften Ermüdungsfestigkeit unterscheiden kann.In durchgeführten Forschungsarbeiten und weiteren Vorarbeiten des Antragstellers wurde eine Datenbank über Spannbettbinder unter Ermüdungsbeanspruchung aufgestellt. Vergleichend wurden diverse Untersuchungen an freischwingend geprüften Spannstahlproben ausgewertet. Hierbei zeigte sich, dass die Bemessungsannahmen nach EC2+NA und MC10 im Dauerfestigkeitsbereich, d. h. im Bereich kleiner Schwingbreiten bzw. hoher Lastwechselzahlen, nicht ausreichend durch Versuchsergebnisse abgedeckt werden und auf der unsicheren Seite liegen. Dies konnte vom Antragsteller in einem am iBMB der TU Braunschweig durchgeführten Bauteilversuch bestätigt werden.Daraus kann gefolgert werden, dass das Ermüdungsverhalten von eingebauten Spanngliedern im sofortigen Verbund durch struktur- und systembedingte Einflussfaktoren und Schädigungsmechanismen beeinflusst wird und eine Reduktion der Ermüdungsfestigkeit des Spannstahls - im Vergleich zu Dauerschwingversuchen an freischwingenden Spannstahlproben - zur Folge hat. Diese Abweichung wird in den derzeitigen Modellen nicht ausreichend erfasst. Bedingt durch das fehlende grundlegende Verständnis hinsichtlich der Erfassung, der Beschreibung und der Modellierung dieser Einflussfaktoren und Schädigungsmechanismen bedarf es systematischer Untersuchungen, um die vorhandenen Wissenslücken zu schließen. Daher soll in dem beantragten Forschungsvorhaben die Ermüdungsfestigkeit von Spanngliedern im sofortigen Verbund grundlegend experimentell, modelltheoretisch sowie numerisch untersucht werden. Anhand von Dauerschwingversuchen und Spannbettbinderversuchen sollen unterschiedliche Einflussfaktoren und Schädigungsmechanismen untersucht werden, die sich aus den komplexen Vorgängen und Beanspruchungen beim Ermüdungsprozess von Spanngliedern im sofortigen Verbund ergeben. In Kombination mit modelltheoretischen Überlegungen und numerischen Untersuchungen sollen die einzelnen Einflussparameter und Schädigungsmechanismen identifiziert, quantifiziert, modelliert und beschrieben werden.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, auf Grundlage dieser Untersuchungen ein Modell zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von Spanngliedern im sofortigen Verbund abzuleiten, dass die Auswirkungen der verschiedenen Einflussfaktoren und Schädigungsmechanismen berücksichtigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen