Neue Verbindungen im Stahlbetonbau

Dienstag. 29. Mai 2018 (Anke Hempfling)
Kleine Zähne, die ineinander greifen, ermöglichen die modulare Bauweise der Fachwerkträger.
Jonas Schmidt promoviert in Zusammenarbeit mit der TU Berlin.

Wissenschaftler der Hochschule Coburg und der TU Berlin haben eine innovative Verzahnungstechnologie entwickelt, um Stahlbetonfertigteile vor Ort auf der Baustelle zusammenzufügen. Damit ist es möglich, weitspannende Tragwerke aus Stahlbeton modular vorzufertigen und auf der Baustelle zu montieren.

Im Forschungsprojekt unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Holger Falter von der Hochschule Coburg in Kooperation mit Prof. Dr.-Ing. Volker Schmid von der TU Berlin wurde ein weitspannender, modularer Referenzfachwerkträger aus HPC entwickelt. Seine einzelnen Elemente lassen sich einfach herstellen und mit Hilfe einer optimierten Verzahnung schnell und sicher verbinden. Die Kraftübertragung in der Verbindung kann sowohl über gezahnte Stahleinbauteile als auch über Betonverzahnungen erfolgen. Dank der Abmessungen der kleinen Zähne im Milimeterbereich können Toleranzen sehr gut ausgeglichen werden. Beim gezahnten Stahleinbauteil werden die Kräfte von einer dem Beton zugewandten Stahlverzahnung in die Zahnleiste eingeleitet und über eine kleinere Stahlverzahnung an die benachbarte Zahnleiste und somit in das anschließende Bauteil geführt. Die Betonverzahnung überträgt die Kräfte direkt von einem Stahlbetonelement zum Anderen. Diese neue Technologie ermöglicht eine sehr hohe Kraftübertragung und lässt sich für eine Vielzahl unterschiedlichster Verbindungsprobleme im Stahlbetonfertigteilbau adaptieren. Der modulare Fachwerkträger erfüllt dank der Ausführung in Beton hohe Anforderungen an den Brandschutz. Da die modular gefügten Bauteile demontiert werden können, ist eine mehrmalige Verwendung möglich. Der Einsatzbereich der Fachwerkkonstruktion erstreckt sich von Industriehallen über Sport- und Messehallen bis hin zu Tragwerken für Flughäfen.

Diese Art der modularen Verbindung war bisher im Stahlbetonbau noch nicht möglich. Große Betonfertigteile lassen sich entweder gar nicht oder nur mit großem Aufwand transportieren. Deshalb können Verbindungen, die große Kräfte übertragen müssen, aktuell nur monolithisch vor Ort betoniert werden. Dies führt häufig zu Problemen, wie einen zu großen Platzbedarf und einer aufwändigen Baustelleneinrichtung. Zudem machen es die veränderlichen Witterungseinflüsse schwer, die erforderliche Qualität im Herstellungsprozess zu wahren.

Weiterhin direkt am Projekt beteiligt, waren die wissenschaftlichen Mitarbeiter Jonas Schmidt aus Coburg und Tobias Kosky aus Berlin.

Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBSR) sowie die Förderinitiative ZukunftBau unterstützten das Forschungsprojekt für den Zeitraum Juli 2015 bis Mai 2018 mit einer Summe von 200.000 (190.433,50) Euro.

 

Jonas Schmidt neuer Doktorand

Jonas Schmidt ist seit 01.04.2018 offizieller Doktorand an der Hochschule Coburg in Kooperation mit dem Fachgebiet Verbundstrukturen der TU Berlin. Seine Dissertation wird er zum Thema „Neue Verbindungen mit gezahnten Hochleistungs-Grenzflächen aus Stahl zur hocheffizienten und duktilen Kraftübertragung zwischen Fertigteilen aus HPC“ verfassen. Bereits seit Juli 2015 ist Jonas Schmidt als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Studiengang Bauingenieurwesen an der Fakultät Design beschäftigt. Sein Kompetenzfeld ist der Konstruktive Ingenieurbau. Im Rahmen seiner Tätigkeit arbeitet Jonas Schmidt auch mit dem Studiengang Maschinenbau (zum Beispiel mit Prof. Dr. Gundi Baumeister) zusammen.