Vorgespannte Hybridverbindungen bei komplex beanspruchten, feuerverzinkten Stahlbaukonstruktionen

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Kernthesen

  • Die Steigerung der Verbindungsbeanspruchbarkeit ohne vorherige Reibflächenvorbehandlung in gleitfesten Verbindungen wird durch eine Kombination von Kleb- und gleitfester Verbindung erreicht, welche zu Superpositionseffekten der Grenzlasten im Gebrauchslastniveau führt.
  • Auch in ermüdungsbeanspruchten Konstruktionen, wie Brücken oder Windenergieanlagen wird das Niveaus des Ermüdungswiderstand einer konventionellen gleitfesten Verbindung erreicht.
  • Die Anwendung von hybridgefügten Verbindungen in geregelten Bereichen ohne kostenaufwendig Einzelfalluntersuchungen kann durch die Entwicklung eines Leitfadens zur baustellentauglichen Ausführung sowie eines praxisnahen Bemessungsvorschlags ermöglicht werden.

Zusammenfassung

Das angestrebte Forschungsvorhaben knüpft an den bisherigen Stand der Kenntnisse zur vorgespannten Hybridverbindung an und besitzt als übergeordnetes Forschungsziel den Technologiesprung für reale und komplexe Anschlüsse in Tragwerken wie Brücken, Türme oder Masten. Im Sinne der Vorlaufforschung sollen Tragfähigkeiten von hybrid gefügten Verbindungen unter statische als auch zyklischer Lasteinwirkung an Versuchskörpern und realen Anschlusskonfigurationen (Großbauteile) unter Berücksichtigung des Skaleneinflusses ermittelt werden.

Zudem soll hierbei ein Bemessungsvorschlag für eine praxisgerechte Bemessung abgeleitet und validiert werden. Eine hohe wirtschaftliche Relevanz wird dem angestrebten Forschungsvorhaben durch die signifikante Erhöhung der Traglasten bei gleichzeitig reduziertem Oberflächenvorbereitungsaufwand zugerechnet. Dies bevorteilt insbesondere im Bauhauptgewerbe organisierte KMU, die an der Ausführung und Bemessung solcher Bauwerke beteiligt sind.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens tragen damit explizit zum gesamtgesellschaftlichen Nutzen bei, indem beispielsweise feuerverzinkte Brückenbauwerke ertüchtigt werden, womit Verkehrswege nutzbar bleiben. Zudem kann die Energiewende durch neuartige Türme der Windenergieanlagen gefördert werden.


Darstellung des Nutzens für KMU

Durch die Kombination der vorgespannten Verbindungselemente und der Klebtechnik ist eine Erschließung neuer Einsatzgebiete und somit Marktanteile der KMU als Nutzen hervorzuheben. Dies ist jedoch direkt gebunden an die Möglichkeit zur Anwendung der vorgespannter Hybridverbindung und deren Vorteile, ohne auf kostenintensive Einzelfalluntersuchungen zurückgreifen zu müssen.

Dazu dienen die Erkenntnisse aus diesem Forschungsprojekt, um den in Planung und Fertigung tätigen KMUs eine wirtschaftlichere, ressourceneffizientere Herstellung von Stahlkonstruktionen mit Hybridverbindungen zu ermöglichen. Verbunden mit dem Einsatz der Hybridverbindung können die Herstellungs- und Wartungskosten reduziert (wesentlich reduzierte Korrosionsanfälligkeit, kein Einfluss der Vorspannkraftstreuung, kein Nachziehen notwendig) und die Ressourceneffizienz von Konstruktionen erhöht werden.

So kann beispielsweise bei der Wirtschaftlichkeitssteigerung von Windenergieanlagen die Verwendung tragfähigkeitssteigender Hybridverbindungen einen direkten Beitrag zur Senkung der Stromgestehungskosten leisten. Basis des zuvor beschriebenen Nutzens bildet jedoch die normative Erfassung der Hybridverbindung, welche durch die in diesem Forschungsvorhaben gewonnen Erkenntnisse, den daraus abzuleitenden baustellentauglichen Ausführungsvorgaben sowie eines praxisnahen Bemessungsvorschlags vorangetrieben und letztlich zur Aufnahme in Normen und Regelwerke führen soll.


Projekt

FOSTA VP 1570, IGF 22360 BG

Referent: C. Denkert, Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik, Rostock


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