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Leicht Bauen mit Beton. Raeumliche filigrane Stabtragwerke aus ultrahochfestem Beton und CFK-Bewehrung / Concrete light. Three-dimensional filigree trusses constructed of ultra-high performance concrete and CFRP-reinforcement

Im Teilprojekt "Formoptimierte filigrane Staebe aus UHPC und korrosionsfreier CFK-Bewehrung fuer variable raeumliche Stabtragwerke" des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefoerderten Schwerpunktprogramms (SPP) 1542 "Leicht Bauen mit Beton - Grundlagen fuer das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprizipien" werden derzeit am Lehrstuhl fuer Massivbau der Technischen Universitaet Muenchen (TUM) an der Tragwirkung orientierte formoptimierte Druckstaebe und vorgespannte Zugstaebe aus innovativen Materialien entwickelt. Durch theoretische und experimentelle Untersuchungen an diesen Einzelkomponenten sollen Grundlagen geschaffen werden, um moeglichst schlanke stabfoermige Tragstrukturen aus Beton in modularer Bauweise zu realisieren. Es wird zunaechst ein kurzer Ueberblick ueber das gesamte Teilprojekt und einige relevante werkstoffspezifische Charakteristika von ultrahochfestem Beton (UHPC) und von kohlenstoffverstaerkten Kunststoffen (CFK) gegeben. Anschliessend werden die bisher durchgefuehrten Untersuchungen zu den Druck- und Zugstaeben und die wesentlichen Ergebnisse vorgestellt. Im Einzelnen wird dabei unter anderem auf die, mittels numerischer Analysen hergeleitete, optimalen Formen der Druckstaebe bei einem massgebenden Stabilitaetsversagen und geometrisch linearer Theorie fuer verschiedene Lagerungsfaelle unter zentrischem Druck eingegangen. Zudem werden die Ergebnisse von statischen Kurzzeitdruckversuchen zur Untersuchung der Traglaststeigerung durch eine einbetonierte CFK-Umschnuerungsbewehrung mit unterschiedlicher Dicke dargestellt. Hinsichtlich der vorgespannten Zugstaebe werden die Resultate von Ausziehversuchen mit CFK-Staeben unterschiedlicher Oberflaechenbeschaffenheit diskutiert, anhand derer die grundsaetzliche Eignung der Staebe zum Vorspannen im sofortigen Verbund beurteilt werden soll. Abschliessend werden noch laufende und geplante Untersuchungen innerhalb der ersten Foerderperiode des Teilprojekts erlaeutert und es wird auf weiteren Forschungsbedarf zur Realisierung von Stabtragwerken aus Beton eingegangen. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Under priority program 1542 "Concrete light. Future concrete structures using bionic, mathematical and engineering formfinding principles", funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), the aim of the subproject "Shape optimized filigree rods made of UHPC and non-corrosive CFRP-reinforcement for variable three-dimensional trusses" is to develop shape-optimized struts and prestressed ties out of innovative materials in accordance with the principle "form follows force". By theoretical and experimental investigations on these two components fundamentals for the realization of modularly constructed slender concrete truss supporting structures shall be created. The article begins with a short overview of the entire subproject and a few relevant material-specific characteristics of ultra-high performance concrete (UHPC) and carbon-fiber-reinforced polymers (CFRP). Subsequently the investigations that have already been carried out on the struts and ties and the essential results are presented. Geometrically linear numerical analysis were used to determine the optimized shapes of the struts in the longitudinal direction when subject to a concentric axial compression load causing failure due to a loss of stability for varying support conditions. Furthermore, short-term compressive tests were carried out to investigate the increase in ultimate load capacity of the concrete members when provided with CFRP confining reinforcement of varying thickness. The findings from both of these studies are presented. With regard to the prestressed ties, the results of pull-out tests for CFRP-bars with varying surface conditions are discussed, and form the basis for assessing the general suitability of the bars for pretensioning. Finally, still ongoing and further investigations planned within the first funding period of the subproject along with further needs for research to realize concrete truss structures are outlined. (A)

  • Authors:
    • HENKE, M
    • FISCHER, O
  • Publication Date: 2013-11

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 453-62
  • Serial:
    • Bauingenieur
    • Volume: 88
    • Issue Number: 11
    • Publisher: Springer Verlag

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01503895
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 22 2014 11:00AM