V3.4 Mechanische Verankerungen

© Stefan Gröschel

Eine wichtige Bedingung für die vollständige Ausnutzung der Tragwirkung von Carbonbeton ist die sichere Übertragung der im Material wirkenden Kräfte. Dem Wissen über dieses Tragverhalten kommt besonders in den bei der Anwendung des Verbundbaustoffs erforderlichen Endverankerungs- und Übergreifungsbereichen ein hoher Stellenwert zu.

Das Vorhabenziel ist die Entwicklung von Möglichkeiten, durch mechanisch wirkende, konstruktive Elemente die Kraftübertragung zwischen Carbontextilien und Beton zu erhöhen.

Problemstellung
Das Endverankerungsproblem besitzt nach wie vor eine hohe Relevanz in der Forschung. Exemplarische Anwendungsfälle sind hierfür die Querkraft- oder Torsionsverstärkung üblicher Platten-balkenquerschnitte mit Carbonbeton, bei denen eine vollständige Umschließung der Druckzone nicht möglich ist. Daher muss die Verankerung auf einer möglichst kurzen Länge im Stegbereich erfolgen. Bei bestimmten Randbedingungen biegeverstärkter Balken- bzw. Plattensysteme sieht die Situation ähnlich aus – kurze Endverankerungslängen am Auflager und im Übergreifungsbereich werden zum maßgebenden Bemessungsfall. Forschungen über die Beschreibung der Kraftübertragungsmechanismen existieren zwar, dennoch besteht ein hoher FuE-Bedarf an verbundverbessernden Maßnahmen. Diese sollen im Verbundvorhaben V3.4 systematisch untersucht werden, um den im Regelfall bemessungsrelevanten Grenzzustand der erforderlichen Verankerungslänge nicht vor dem Erreichen der Textilzugfestigkeit zu erhalten.

Foto: TU Dresden, IMB – Harald Michler | Textile Faltung

Im Vorhaben B1 lag der Fokus auf der Entwicklung einer neuen Tränkung, um die Verbundwirkung auch bei höheren Temperaturen bis 80 °C zu verbessern. Im Vorhaben V3.4 soll es um mechanisch wirkende, verbundverbessernde Maßnahmen gehen – also um Anwendungen, welche durch den Formschluss textiler Bewehrungen zur umliegenden Matrix eine höhere Verbundwirkung erzielen.

Angestrebte Ergebnisse
Das Verbundverhalten aktuell zugelassener Textilien soll lokal verbessert werden. Damit lassen sich diese bei Temperaturen bis 80 °C sicher verankern und sind somit bei mehr Anwendungsfällen einsetzbar. Des Weiteren kann die erforderliche Endverankerungslänge deutlich reduziert werden, womit praxisrelevante Endverankerungslösungen umsetzbar werden. Darüber hinaus kann eine durch die geringe Überlappung von Textilbahnen wirtschaftliche Quertragwirkung aktiviert werden, was bisher in der Bemessung noch nicht berücksichtigt worden ist.

Diese gewonnen Ergebnisse, einschließlich der ingenieurtechnischen und textiltechnologischen Untersuchungen und Modellbildungen liefern die Grundlage zur produktspezifischen Anpassung und gezielten Weiterentwicklung der textilen Bewehrungsstrukturen. Die innerhalb des Projekts entwickelten, verbundverbessernden Produkte sollen anschließend von den an der Entwicklung beteiligten Partnern aus der Wirtschaft vermarktet werden können.

Angestrebter Lösungsweg
Ein Ziel des Vorhabens bildet die Entwicklung einer Technik, welche das Aufbringen von zusätzlichen Verankerungselementen zum Ziel hat. In diesem Zusammenhang soll sowohl die Vorrichtung zur Aufbringung des Verankerungselements konzipiert und das Verankerungselement selbst entwickelt werden. Zu untersuchen sind eine geeignete geometrische Form, ein bezüglich Applikation und Dauerhaftigkeit geeignetes Material sowie dessen Anbindung an das Ausgangsmaterial (Textil). Hier sollen zwei Lösungswege verfolgt werden: Zum einen soll die Applikation schon während des Textilherstellungsprozesses erfolgen, wodurch neuartige, textile Strukturen entstehen würden und zum anderen soll eine nachträgliche Aufbringung von Verankerungskörpern in lokalen Verankerungsbereichen für den Einsatz auf der Baustelle untersucht werden.

Ein zweiter Weg ist die Untersuchung gefalteter bzw. geklappter Textilien und ihre Auswirkungen auf das Verbundverhalten. Hierbei steht die durch eine Faltung zusätzlich verankerbare Kraft im Untersuchungsvordergrund, wobei das Faltmuster und die Größe des Faltbereichs den Fokus der Untersuchungen bilden.

Verbundkoordinator
Technische Univeristät Dresden, Institut für Massivbau

Vorhabenleiter
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Manfred Curbach

Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Maximilian May
+49 351 463 40471
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Dipl.-Ing. Tilo Senckpiel
+49 351 463 32317
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Beteiligte C³-Partner

  1. CHT Germany GmbH
  2. Technische Univeristät Dresden – Institut für Massivbau
  3. WILHELM KNEITZ Solutions in Textile GmbH
  4. Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH

Laufzeit: 01.04.2018 –  31.03.2020