Ausschreibung: Technologieumsetzung / Anwendungen

Rainer Sturm | pixelio.de

Bekanntmachung und Ausschreibung für Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zum Lückenschluss der Phasen V2-Technologieumsetzung/V3-Anwendungen

1. „Zwanzig20“ im Rahmen der Förderung „Unternehmen Region“
2. Zielsetzung von C³ – Carbon Concrete Composite
3. Ziel und Gegenstand der Förderung
4. Auswahlprozess und Kriterien
5. Zeitplan
6. Vorhabenskizze
7. Themenübersicht
8. Kontakt


1. „Zwanzig20“ im Rahmen der Förderung „Unternehmen Region“

Das Programm „Zwanzig20“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) wurde im Rahmen der Förderung von „Unternehmen Region“ als ein themenoffenes und regional orientiertes Forschungs- und Innovationsförderprogramm für die neuen Bundesländer initiiert. Dafür haben sich 59 Konsortien mit einem Initialkonzept im Jahr 2013 beworben, von denen 19 in die engere Auswahl genommen wurden. Eine vom BMBF benannte Expertenjury wählte anschließend zehn zukunftsweisende Initialkonzepte aus, die mit je 45 Mio. Euro bis zum Jahr 2020 gefördert werden sollen.

Das Programm „Zwanzig20“ soll durch das Schaffen inter- und transdisziplinärer Netzwerke die Institutionen von Wirtschaft und Wissenschaft auch über die Ländergrenzen hinweg stärken, um Wertschöpfungsstufen nachhaltig in Ostdeutschland zu verankern. Die regionale Fokussierung der Innovationsförderung in den neuen Bundesländern wird mit „Zwanzig20“ um einen überregionalen und wertschöpfungsorientierten Innovationsansatz erweitert. Im Mittelpunkt der Förderung stehen die KMU und Forschungseinrichtungen in den neuen Bundesländern, aber auch Partner aus den alten Ländern mit Schlüsselwissen sind in den Konsortien willkommen.

 

2. Zielsetzung von C³ – Carbon Concrete Composite

C³ – Carbon Concrete Composite ist eines von zehn im Programm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ geförderten Projekten. Die Idee wurde in Dresden initiiert und basiert auf der Grundlagenforschung von Textilbeton. Das C³-Projekt setzt die erfolgreiche Forschung fort und stößt in eine neue Dimension vor. Gerade im Bauwesen ist die Einführung innovativer Ideen aufgrund normativer und baurechtlicher Beschränkungen oft schwierig und sehr zeitintensiv. Mit dem Programm bietet sich die Chance, vielversprechende Ideen aus Forschung und Industrie schneller umzusetzen und das unternehmerische Risiko zu mindern. Durch einen intensiven Wissenstransfer kann so ein beschleunigter Übergang in die reale Baupraxis vollzogen werden.

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit im C³-Projekt wird über den Verein C³ – Carbon Concrete Composite e. V. vorangetrieben. In dem Innovationsnetzwerk arbeiten derzeit über 170 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verbänden und Vereinen. Dabei erstrecken sich die Betrachtungen im C³-Projekt auf die gesamte Wertschöpfungskette von den Grundmaterialien bis zum fertigen Bauwerk. Um das Ziel strukturiert zu erreichen, wurde die Vision 2020+5 entwickelt, die es ermöglicht, alle Voraussetzungen für die Markteinführung von Carbonbeton bis 2020 zu realisieren. Das Vorgehen wurde in der C³-Roadmap unter Berücksichtigung der technologie- und marktorientierten Anforderungen dargestellt. Die Einteilung der zu bearbeitenden Themen wurde für eine zielorientierte Bearbeitung in sich überschneidende Vorhabenblöcke unterteilt.

 

3. Ziel und Gegenstand der Förderung

Die im C³-Projekt aktuell laufenden Vorhaben bedienen die Zusammenführung der untersuchten Technologien und Einzellösungen in ganzheitliche C³-Anwendungen. Im Zuge der letzten Phase des C³-Projektes sollen mit den nicht in Anspruch genommenen Fördermitteln, die sich ergebenden Lücken weiter geschlossen werden.

Von wesentlicher Bedeutung sind dabei praxisrelevante Themen, wie die Gebrauchstauglichkeit, Details zu Anschluss-/Verbindungen von Bauteilen, Schließung von Lücken in den Nachweiskonzepten (bspw. Rissbreitenbegrenzung, Durchbiegung etc.), Optimierung der Verbundeigenschaften der Bewehrungsstrukturen und vieles mehr. Die Zusammenstellung der Themenbereiche mit Zuordnung der koordinierenden Vorhabenleiter einschließlich der Kontaktpersonen ist in der Themenübersicht unter Punkt 7 aufgeführt.

 

4. Auswahlprozess und Kriterien

Für jedes Thema muss ausschließlich durch die in der Themenübersicht genannte Vorhabenleitung eine Antragsskizze verfasst werden. In Anlehnung an das Ausschreibungspapier werden das Gesamtziel kurz umrissen, die strategische Bedeutung eingeordnet und der Ablauf des künftigen Vorhabens sowie die angestrebten Ergebnisse plausibel dargestellt. Weiterhin werden die Partnerzusammensetzung und deren Aufgaben vorgestellt.

Das Verfahren dient einem Bewertungsprozess von Vorhaben, die dem BMBF zur abschließenden Entscheidung über eine Förderung vorgelegt werden. Das BMBF lässt sich bei seiner Entscheidung von einem Beirat beraten. Der Beirat besteht aus zehn Personen und vereint die Kompetenzen Bauwesen, Architektur und Wirtschaftswissenschaften. Er begutachtet und bewertet die Vorhaben hinsichtlich ihrer Passfähigkeit zur Strategie und ihrer Förderwürdigkeit. Auf dieser Grundlage empfiehlt der Beirat dem BMBF die Vorhaben zur Förderung. Die Förderung durch das BMBF als Zuwendungsgeber erfolgt nach Maßgabe der BMBF-Standardrichtlinien für Zuwendungen auf Ausgaben- und Kostenbasis und der Verwaltungsvorschriften zu den §§ 23, 44 der Bundeshaushaltsordnung (BHO). Ein Rechtsanspruch auf Gewährung einer Zuwendung besteht nicht. Der Zuwendungsgeber entscheidet aufgrund seines pflichtgemäßen Ermessens im Rahmen der verfügbaren Haushaltsmittel. Die Inanspruchnahme und die Höhe der Zuwendung ist abhängig von den bis Projektende verfügbaren Fördermitteln.

Inwieweit und in welcher Form die eingereichten Vorhabenskizzen für die Begutachtung an den Beirat weitergeleitet werden, entscheidet der Vorstand des C³ e. V. mit seinen Beratern und gegebenenfalls externen Gutachtern u. a. auf der Grundlage der nachfolgend genannten Kriterien.

Weitere formelle Kriterien:

  • Der Anteil der Wirtschaftsunternehmen im Verbundvorhaben muss
    mindestens 50 % betragen.
  • Projektpartner (neue Partner), die bisher noch nicht aktiv an C³-Forschungsvorhaben beteiligt waren, müssen ihren Sitz in Ostdeutschland haben.
  • Die Beteiligung im geplanten Vorhaben kann auch ohne Beantragung von Fördermitteln in Form eines assoziierten Kooperationspartners erfolgen. Hierzu muss der Partner einzelne Aktivitäten nennenswerten Umfangs im Vorhaben/Gesamtarbeitsplan übernehmen.
  • Die Anzahl der Partner soll sinnvoll koordinierbar sein (i. d. R. < 4).
  • Die Ziele müssen mit den Kompetenzen der beteiligten Partner sicher erfüllbar sein.
  • Der Arbeitsplan und der Finanzbedarf sind nachvollziehbar zu begründen.

Die Vorhaben können eine Laufzeit von bis zu 18 Monaten haben und nach Verfügbarkeit mit einem Fördermittelbudget von bis zu 400.000 Euro ausgestattet werden. Die Eigenmittel der beteiligten Unternehmen sind hinzuzurechnen.

Alle Kosten der Antragsphase sind von den Antragstellern selbst zu tragen. Durch den C³ e. V. werden keine Kosten erstattet. Es besteht kein Anspruch auf Befürwortung der Vorhabenidee durch den Vorstand und den Beirat.

 

5. Zeitplan

Es handelt sich um ein zweistufiges Antragsverfahren:

  • bis 06.12.2017: Einreichung der fertigen Vorhabenskizze beim C³ e. V. durch den Vorhabenleiter
  • 14./15. Febr. 2018: Beiratssitzung in Dresden – Vorhabenvorstellung und Verteidigung durch den Vorhabenleiter

Soweit vom Beirat das Vorhaben befürwortet wurde und Fördermittel in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen:

ab Juli 2018: Vorhabenstart

6. Vorhabenskizze

Die Erstellung der gemeinsamen Vorhabenskizze wird durch die in der Themenübersicht genannten Vorhabenleiter durchgeführt und eigenverantwortlich organisiert.

7. Themenübersicht

Thema 1: „Formschlüssige Optimierung flächiger Textilarchitekturen“

Vorhabenleitung: TU Dresden AG
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required Tel. +49 351 404 704 10

Kurzbeschreibung:

Im Fokus stehen die beanspruchungsgerechte Weiterentwicklung und Optimierung von flächigen Textilarchitekturen zur Steigerung des Formschlusses für eine effektive Übertragung von hohen Verbundkräften auf kurzen Längen, die deutlich über dem derzeitigen Stand der Verstärkungstextilien liegen. Die dafür zu entwickelnden Bewehrungen sollen eine verbundgerechte Profilierung oder Fadenführung aufweisen. Dies soll durch die Entwicklung und Umsetzung neuartiger Fertigungsverfahren und durch Adaptionen an den bestehenden Fertigungstechnologien erfolgen.

Wesentliche Ziele:

  • Entwicklung eines neuen Fertigungsverfahrens für vorimprägnierte und strukturierte/profilierte Heavy Tows (profilierte Formschlusshalbzeuge) bzw. mit variabler Feinheit (Ansatz 1)
  • Einbeziehung der strukturierten Garne in den textilen Fertigungsprozess und Eignungsnachweis der Textilstruktur im Verbundmaterial sowie Bewertung der Wirtschaftlichkeit (Ansatz 1)
  • Entwicklung beanspruchungsgerechter tragwerkartiger textiler Bewehrungsstrukturen und Fertigung mit variabelaxialen generativen Fadenablageverfahren (Ansatz 2)
  • Entwicklung, Fertigung und experimentelle Bewertung eines kleinskaligen Prototypen sowie Untersuchungen zur Großserientauglichkeit (Ansatz 2)

Thema 2: „Anwendung der Carbonbewehrung in DIN-Beton“

Vorhabenleitung: Technische Universität Dresden, Institut für Massibau, Prof. Manfred Curbach
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is requiredTel. +49 351 463 325 50

Kurzbeschreibung:

Bei der Herstellung von Betonbauteilen werden in der Baupraxis überwiegend Normalbetone eingesetzt, die den Regelungen des DIN entsprechen (DIN-Betone). Bei Stahlbewehrung erfolgt die Übertragung von Verbundkräften über den Formschluss zwischen den Rippen der Bewehrung und dem Beton. Beim Einsatz von profilierten Carbonstäben oder mit steifen Duromeren getränkten Carbontextilien als Bewehrung werden die Verbundkräfte ebenfalls überwiegend über Formschluss übertragen, so dass die Wirksamkeit dieser Bewehrungen relativ einfach nachgewiesen werden kann. Carbontextilien mit weichen polymeren Tränkungen können dagegen nur einen geringen Anteil der Verbundkräfte mittels Formschluss übertragen. Bei diesen wird der überwiegende Anteil der Verbundkraft über Adhäsion zwischen der Garnoberfläche und dem Beton übertragen; bisher erforderte dies stofflich aufeinander abgestimmte Garntränkungen sowie Betonzusammensetzungen. Vorhabenziel ist der Nachweis der Anwendbarkeit in Normalbetonen/DIN-Betonen.

Wesentliche Ziele:

  • Leistungsnachweise der Komposite mit den verschiedenen Carbonbewehrungstypen (Stab/Textil mit thermomerer und duromerer Matrix) in DIN-Betonen und Aufzeigen der Einsatzgrenzen
  • Aufzeigen geeigneter Oberflächenmodifikationen der Bewehrungsstrukturen zur Steigerung der Ausnutzung des Carbons in DIN-Betonen

Thema 3: Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Vorhabenleitung: RWTH Aachen, Lehrstuhl und Institut für Massivbau (IMB), Prof. Josef Hegger
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 241 802 51 71

Kurzbeschreibung:

Im Bauwesen werden in der Bemessung zwei Grenzzustände unterschieden: Der Grenzzustand der Tragfähigkeit behandelt das Versagen des Tragwerks durch Bruch oder Kollaps, der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit das Versagen im täglichen Gebrauch durch zu große Verformungen oder Rissbreiten. Beide Grenzzustände sind zu betrachten und nachzuweisen. Für die Nachweise der Tragfähigkeit werden bereits umfangreiche Untersuchungen im C³-Projekt durchgeführt. Dem Nachweis der Gebrauchstauglichkeit hat man sich bisher aber nur untergeordnet gewidmet. Viele wichtige Nachweisverfahren (z. B. Durchbiegung, Rissbreitenbeschränkung, Abgrenzung ungerissener/gerissener Zustand) liegen für den Carbonbeton noch nicht vor. Diese Lücke soll mit dem Vorhaben durch theoretische und experimentelle Untersuchungen für schlaff bewehrte und vorgespannte Bauteile aus Carbonbeton geschlossen werden.

Wesentliche Ziele:

  • Praxistaugliche und durch Versuche belastbar belegte Regelungen und Kennwerte für die Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit von Carbonbetonbauteilen

Thema 4: „Carbonbeton zur Anwendung in normalkraftbeanspruchten Bauteilen“

Vorhabenleitung: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Institut für Stahlbetonbau, Prof. Klaus Holschemacher
Ansprechpartner:
email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 341 307 662 68

Kurzbeschreibung:

Baukonstruktionen können auf Biegung, Querkraft, Torsion und Normalkraft beansprucht werden. Untersuchungen zur Biegung und Querkraft laufen bereits in einem erheblichen Umfang. Torsion spielt eine untergeordnete Rolle. Untersuchungen zur Normalkraft – vor allem Druckbeanspruchung – stehen noch aus. Für neue Carbonbetonstützen und für die Verstärkung von Stützen mit Carbonbeton sind u. a. Erkenntnisse zum Verhalten unter Druckbeanspruchungen unerlässlich. Mit diesem Vorhaben sollen durch theoretische, aber vor allem durch experimentelle Untersuchungen hinreichend viele Erkenntnisse gewonnen werden, dass Carbonbeton – sowohl für den Neubau als auch die Verstärkung – sicher für die Ableitung von Druckbeanspruchungen genutzt werden kann. Des Weiteren sind Erkenntnisse zum Verhalten unter Druckbeanspruchungen sowie unter gleichzeitiger Wirkung von Normalkraft und Biegemoment unerlässlich.

Wesentliche Ziele:

  • Praxistaugliche und durch Versuche belastbar belegte Regelungen und Kennwerte für den Nachweis der Normalkraftbeanspruchung

Thema 5: „Werkstoffgerechtes Verbinden von Carbonbetonbauteilen“

Vorhabenleitung: Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, Prof. Mike Schlaich
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 30 314 721 36

Kurzbeschreibung:

Das Planen und Bauen mit Carbonbeton setzt geeignete, werkstoffgerechte Verbindungen voraus, mit denen tragende Bauteile aus Carbonbeton kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden können. Eine wichtige Voraussetzung ist die Übertragung der Zugkräfte der Carbonbewehrung. Im Stahlbetonbau werden hierfür nicht nur die Übergreifung der Bewehrung genutzt, sondern auch platzsparende mechanische Verbindungen wie Muffenstöße oder Schweißverbindungen eingesetzt. Entsprechende Detaillösungen müssen für Carbonbeton entwickelt, geprüft und bewertet werden. Ferner sollen in diesem Projekt Berechnungsmethoden erstellt und anhand experimenteller Untersuchungen in der Versuchshalle der TU Berlin validiert werden, woraus Bemessungskonzepte abgeleitet werden. Aus Sicht der Bemessung sind Verbindungen Diskontinuitätsbereiche (D-Bereiche), bei denen Regeln der Biege- und Querkraftbemessung für B-Bereiche nicht angewendet werden können. Grundlage für die Bemessung bildet die Methode der Stabwerkmodelle, die an der TU Berlin weiterentwickelt und gelehrt wird.

Wesentliche Ziele:

  • Weiterentwicklung der bislang verfügbaren Ansätze und Herleitung neuer werkstoffgerechter Lösungen für die Anwendung in der Praxis für Halb- und Vollfertigteile, bspw. zur Verbindung Wand-Wand, Wand-Decke, Wand-Fenster und Fertigteil-Ortbeton
  • werkstoffgerechte Verbindungen für Carbonbetonbauteile, wie vorgespannte, integrale Brücken, Flächentragwerke und Träger mit Vorspannung mit sofortigem Verbund
  • Begleitung bei Planung und Bau des C³-Ergebnishauses durch Aufgreifen von Problemstellungen und Lieferung von Lösungsvorschlägen

Thema 6: „Vorgespannte Elemente aus Carbonbeton für Systembauteile und Halbfertigteildecken“

Vorhabenleitung: Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Fakultät Bauingenieurwesen/ Architektur, Prof. Thomas Bösche
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 351 462 214 3

Kurzbeschreibung:

Erst durch eine Vorspannung können die Potenziale des Carbonbetonbaus umfänglich ausgenutzt werden. Nur wenn es möglich ist, größere Spannweiten mit schlankeren Konstruktionen zu realisieren, wird Carbonbeton im Vergleich zu Stahlbeton und anderen Materialien tatsächlich konkurrenzfähig. Vor allem in den Bereichen des Systemfertigteilbaus (zum Beispiel Garagen oder Vordächer) und Halbfertigteilbaus (Elementdecken und Elementwände) ergeben sich vielversprechende Anwendungsfelder. Hier sollte ein besonderes Augenmerk darauf liegen, anwendungsnahe Systeme zu entwickeln.

Wesentliche Ziele:

  • Anwendungsnahes System zur Vorspannung im sofortigen Verbund für Halbfertigteilelemente im Deckenbereich mit großen Spannweiten (> 9,00 m bei d < 25 cm Gesamtdeckendicke)
  • System zur Vorspannung von Fertigteilen für die Massenfertigung von Fertiggaragen mit vorgespannten Decken-, Wand- und Bodenelementen (Abmessungen min. 5,50 x 3,00 m, Gewicht max. 15 t)

Thema 7: „Bemessung und bauliche Durchbildung“

Vorhabenleitung: RWTH Aachen, Lehrstuhl und Institut für Massivbau (IMB), Prof. Josef Hegger
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 241 802 517 1

Kurzbeschreibung:

Baukonstruktionen können auf Biegung, Querkraft, Torsion und Normalkraft beansprucht werden. Mit den Nachweisen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit wird sich unter diesen Beanspruchungen in bestehenden und anderen neuen Vorhaben beschäftigt. Mit Bemessungsansätzen für Durchstanzen, Torsion, zweiaxialem Tragverhalten und Stabwerkmodellen beschäftigt sich bisher noch kein Vorhaben, so dass es hier erhebliche Regelungslücken im Vergleich zum Wissensstand beim Stahlbeton gibt. Das Vorhaben hat das Ziel, diese Lücken soweit zu schließen, dass diese eine sichere und breite Anwendung des Carbonbetons nicht behindern.

Es sollen anhand theoretischer und experimenteller Untersuchungen praxistaugliche Berechnungsansätze und Konstruktionsregeln der noch offenen Detailpunkte gefunden und für die Baupraxis aufgearbeitet werden. Es ist zu erwarten, dass diese so entwickelten Lösungen für die Praxis sicher sind, aber in weiteren Projekten durch tiefgründige wissenschaftliche Untersuchungen optimiert werden können.

Wesentliche Ziele:

  • Bereitstellung von praxisgerechten Regelungen für die Bemessung bei Durchstanzen, Torsion, zweiaxialem Tragverhalten sowie mit Stabwerkmodellen einschließlich der zugehörigen konstruktiven Durchbildung für Bauteile aus Carbonbeton

Thema 8: „Carbonbetonprofile für den Infrastrukturbereich“

Vorhabenleitung: Technische Universitäts Dresden, Institut für Massibau, Prof. Manfred Curbach
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is requiredTel. +49 351 463 325 50

Kurzbeschreibung:

Es soll der Bereich „Infrastrukturbau“ für Carbonbeton erschlossen werden. Dieser Markt verspricht große Absatzmengen, ist jedoch durch den hohen Preisdruck und das hohe Sicherheitsniveau geprägt. Besondere Anforderungen an das Produkt und dessen Herstellung sind für die monolithischen Infrastrukturbauteile (Betonschutzwände, Betonfahrbahnen, Borde, Rinnen, Gleisbetten, Landebahnen etc.) einzuhalten. Diese sind ständigen Witterungseinflüssen, insbesondere Tausalzen und anderen aggressiven Stoffen (bspw. Abgase), ausgesetzt. Hier kommen die Vorteile von Carbonbeton deutlich zum Tragen. Es sollen die Vorteile im Infrastrukturbereich demonstriert und damit essentiell zu dessen Verbreitung beigetragen werden.

Wesentliche Ziele:

  • Verringerung des Kosten- und Materialeinsatzes bei der Herstellung und Instandhaltung
  • Entwicklung eines Herstellungsverfahrens in Gleitschalungsbauweise mit Carbonbewehrung
  • Darstellung der Machbarkeit des Herstellungsprozesses am Beispiel einer Ortbetonschutzwand
  • Validierung bezüglich Sicherheit und Dauerhaftigkeit

Thema 9: „Multifunktionalität“

Vorhabenleitung: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Institut für Betonbau,
Prof. Klaus Holschemacher
Ansprechpartner:
email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 341 307 661 80

Kurzbeschreibung:

Das Thema Multifunktionalität wurde im Rahmen eines gesamten Basisvorhabens sehr breit untersucht; dabei ergaben sich spannende Anwendungsfelder, die Carbonbeton neben seinen herausragenden mechanischen Eigenschaften einen weiteren Vorteil verleihen. Vor allem die elektrischen Funktionen, die Bauteile zu Sensoren oder Energieerzeugern und Energiespeichern werden lassen, wurden auf ihre Machbarkeit untersucht. Ebenso wurde die Integration von Leuchtmitteln getestet. In einer zunehmend digitalisierten Umwelt werden Zusatzfunktionen immer stärker an Bedeutung gewinnen. Es fehlen aber in C³ konkrete Anwendungen für diese Funktionen (Licht, Energie, Daten, Sensorik), um damit in den Markt zu gehen (bspw. integrierte Lichtleittechnik in Bahnsteige an Bahnhöfen und Wegweiser sowie Verkehrsleittechnik in Fahrbahnen).

Wesentliche Ziele:

  • Anwendungsnahe Entwicklung eines Hochbauwandsystems als Fertigteil-Sandwichwand mit den Funktionen: Beleuchtung, Energiegewinnung und Speicherung
  • Anwendungsnahe Entwicklung eines für Bahnsteige geeigneten, intelligenten, in Carbonbeton integrierten LED-Systems für Lichttechnik (kombinierbare Module ca. 2 m²)
  • Umsetzung von zwei Großdemonstratoren 1:1 (Wand- und Bahnsteigelemente) am C³-CUBE

Thema 10: „Vorbereitung von Regelwerken – Lückenschluss“

Vorhabenleitung: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb), Dr.-Ing. Christoph Alfes
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is requiredTel. +49 30 269 313 17

Kurzbeschreibung:

Für die Etablierung von Carbonbeton, seine breite Verwendung und allgemeine Akzeptanz sind technische Regeln elementar. Aufbauend auf den innerhalb von C³ entwickelten standardisierten Prüfmethoden werden im Rahmen des Vorhabens V1.2 die Verfahrenswege und Nachweiskonzepte für Richtlinien, Normen und Zulassungen im Bereich des Neubaus und der Verstärkung geschaffen. Diese definieren neben Bemessungsverfahren die Anforderungen an den C³-Beton, die C³-Bewehrung, den Verbundwerkstoff sowie an Bauausführung, Prüfung und Produktionskontrolle. Da nicht alle relevanten Ergebnisse bis Projektende vorliegen werden, soll im geplanten Vorhaben ein weiterer Lückenschluss erfolgen.

Wesentliche Ziele:

Regelwerkvorbereitung und Lückenschluss der Themenbereiche

  • Gebrauchstauglichkeit
  • Rissbreitenbegrenzung
  • Durchbiegung
  • Ermüdung
  • Dauerstand
  • Querkraft

Thema 11: „Stabilität von Carbonbeton“

Vorhabenleitung: Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Statik und Dynamik, Prof. Yuri Petryna
Ansprechpartner:
email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 30 314 723 20

Kurzbeschreibung:

Durch die schlankere und dünnere Bauweise mit Carbonbeton kommen neue Herausforderungen in der Konstruktion und Stabilität auf die Ingenieure zu. Vor allem bei schlanken Bauteilen wie Stützen, Wänden oder Schalen mit einem verringerten Querschnitt gewinnen Stabilitätsprobleme wie Beulen und Knicken und Stabilitätsnachweise an Bedeutung. Im Rahmen von C³ werden diese Fragestellungen noch nicht betrachtet, sind aber entscheidende Kriterien, um die neue Bauweise praxistauglich zu machen. Es soll beispielhaft an zwei Bauteiltypen rechnerisch und experimentell aufgezeigt werden, wie sich die schlanken Bauteile aus Carbonbeton im Sinne der Stabilität verhalten und wie ein Stabilitätsversagen sich mit einer gezielten Bewehrungsführung durch Carbonfaser, ähnlich wie bei CFK-Bauteilen im Flugzeugbau, positiv beeinflussen lässt.

Wesentliche Ziele:

  • Erfassung des Stabilitätsversagens bei Stützen, Wänden und Schalen aus Carbonbeton mittels Rechenmodelle
  • Validierung der Rechenmodelle durch Experimente an Referenzbauteilen
  • Messtechnische und rechnerische Erfassung von relevanten Imperfektionen
  • Innovativer Ansatz für die Beeinflussung des Stabilitätsversagens mittels gezielter Carbonbewehrungsführung
  • Empfehlung für die Fertigungsprozesse
  • Vereinfachter Ansatz für die rechnerischen Stabilitätsnachweise

Thema 12: „TISC3 und numerische Formoptimierung“

Vorhabenleitung: TU Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke, Prof. Wolfgang Graf
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is requiredTel. +49 351 463 341 72

Kurzbeschreibung:

Sowohl bei neuartigen als auch etablierten Bauweisen und -materialien besteht inhärentes Optimierungspotential bezüglich der Formgebung und daraus resultierenden mechanischen Auslastungen. Dies betrifft Querschnittsformen sowie die räumliche Anordnung von flächigen oder stabförmigen Bewehrungselementen aus Carbon. Im Speziellen eignen sich offenkundig textile Gelege aus Carbonfasern für mehrfach gekrümmte Bewehrungslagen bei gegebener Verarbeitbarkeit. Ziel dieses Vorhabens ist es, sowohl die äußere „Hülle“ einer Tragstruktur, als auch die innere Bewehrungsführung numerisch zu optimieren. Notwendige Materialeigenschaften für die numerische Simulation sollen dabei durch das „Technische Informationssystem TISC3“ bezogen werden. Für dieses sollen im Rahmen des Vorhabens relevante experimentelle Untersuchungen analysiert und standardisierte Auswertungsroutinen entwickelt werden. In Folge einer standardisierten und automatisierten Auswertung einzelner Prüfarbeiten wird eine gesamtheitliche Analyse ermöglicht.

Wesentliche Ziele:

  • Entwicklung einer numerischen Optimierungsstrategie für Formfindung und -optimierung
  • Identifikation effizienter räumlicher Bewehrungsführung für Tragstrukturen aus Carbonbeton
  • Identifikation von C³-relevanten Prüfungen (Zulassungsprüfungen, Mengenprüfungen etc.)
  • Entwicklung spezifischer Auswertungsroutinen

Thema 13: „Schwingungssensibilität von Carbonbeton“

Vorhabenleitung: TU Dresden, Institut für Massibau, Prof. Ulrich Häußler-Combe
Ansprechpartner: email hidden; JavaScript is required, Tel. +49 351 463 395 86

Kurzbeschreibung:

Carbonbeton soll leichteres Bauen ermöglichen. Dies kann durch seine extrem hohe Festigkeit und entsprechend hohe Tragfähigkeiten von Bauteilen mit geringen Querschnittshöhen ermöglicht werden. Andererseits führen geringe Querschnittshöhen auch bei großen Materialsteifigkeiten grundsätzlich zu geringeren Bauteilsteifigkeiten. Dies beeinflusst das Verformungs- und Schwingungsverhalten. Tendenziell gegenläufige Einflüsse ergeben sich mit dem verringerten Eigengewicht. Verformungs- und Schwingungsverhalten sind erfahrungsgemäß im Hinblick auf die Gebrauchstauglichkeit bei bestimmten Tragwerken entwurfsentscheidend, z. B. bei Fußgängerbrücken. Das Vorhaben soll die charakteristischen Schwingungseigenschaften von leichten Tragwerken aus Carbonbeton bestimmen und geeignete Entwurfsgrundsätze und Maßnahmen zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit herausarbeiten.

Wesentliche Ziele:

  • Schwingungsanalyse von leichten Tragwerken aus Carbonbeton im Hinblick auf Massen- und Steifigkeitseigenschaften
  • Sicherstellung der Schwingungs-Gebrauchstauglichkeit von leichten Tragwerken aus Carbonbeton


8. Kontakt

Bitte senden Sie die Vorhabenskizzen bis spätestens 06.12.2017 elektronisch an:
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Ansprechpartner:

C³ – Carbon Concrete Composite e. V.
Dr.-Ing. Matthias Lieboldt
+49 351 484 567 13
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