Ermüdungsverhalten von profilierten Trockenfugen für Segmentkonstruktionen aus ultrahochfestem Stahlfaserbeton

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Vincent Oettel
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538139593

Aufgrund von Schäden und gestiegenen Verkehrsbeanspruchungen müssen in den nächsten Jahren sehr viele Brücken ersetzt werden. Eine äußerst zielführende und zukunftsweisende sowie vor allem ökonomische und ökologische und damit nachhaltige Alternative zum konventionellen Brückenneubau in Ortbetonbauweise stellt der Segmentbrückenbau mit profilierten Trockenfugen aus ultrahochfestem Stahlfaserbeton (UHPFRC) dar. Hierbei werden die Vorteile der Segmentbauweise wie z. B. qualitätsgesicherte und witterungsunabhängige Vorfertigung der Segmente, verkürzte Bauzeit und geringere lohnintensive Arbeiten auf der Baustelle mit den Vorteilen von UHPFRC – sehr hohe Druckfestigkeit, Nachrisszugfestigkeit und Dauerhaftigkeit – kombiniert. Somit können äußerst schlanke, dünnwandige, ressourcenschonende sowie gewichts-, massen- und transportoptimierte Segmentbrücken mit sehr hoher Tragfähigkeit sowie überragender Dauerhaftigkeit und langer Lebensdauer hergestellt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Segmentfugen Diskontinuitätsbereiche darstellen, sodass die Tragfähigkeit der profilierten Trockenfugen von entscheidender Bedeutung für die Tragsicherheit der gesamten Segmentkonstruktion ist. Des Weiteren sind schlanke und filigrane Konstruktionen anfälliger für Ermüdungsbeanspruchungen. Bei dünnwandigen UHPFRC-Bauteilen resultiert aus den geringeren Eigenlasten ein größeres Verhältnis zwischen zyklischen und statischen Lasten im Vergleich zu Normalbetonen, welches zu einer ungünstigeren Ermüdungsbeanspruchung führen kann. Unklar ist, inwieweit sich zyklische Beanspruchungen auf die Tragwirkung von profilierten Trockenfugen in dünnwandigen UHPFRC-Stegen auswirken. Das Degradationsverhalten von profilierten UHPFRC-Trockenfugen unter zyklischer Beanspruchung ist derzeit nicht einmal ansatzweise verstanden. Daher sollen im Forschungsvorhaben die Schädigungsverläufe und -mechanismen von profilierten UHPFRC-Trockenfugen unter Ermüdungsbeanspruchung grundlegend untersucht werden. Es sollen systematisch abgestufte experimentelle Untersuchungen an klein- und großformatigen Versuchskörpern, wie Druck-, Biegezug-, Scher- und Segmentträgerversuche, unter zyklischer Beanspruchung durchgeführt werden. Die Versuche sollen mittels mechanischer Messverfahren und bildgebender Methoden dokumentiert, ausgewertet und analysiert sowie um numerische Untersuchungen (FEM) ergänzt werden. Auf Basis der Ergebnisse soll ein Ansatz für den Ermüdungswiderstand von profilierten Trockenfugen aus UHPFRC abgeleitet werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist das Erfassen, Verstehen, Beschreiben und Prognostizieren des Degradationsverhaltens von profilierten, trockengefügten Segmentfugen aus faserbewehrtem Ultrahochleistungsbeton unter zyklischer Beanspruchung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen