UHPC-Rohre mit Stahlblechummantelung für großformatige Stabwerke

Die hohe Druckfestigkeit von ultra-hochfesten Betonen (UHPC) erschließt neue, innovative Einsatzmöglichkeiten. Für einen sinnvollen Einsatz des Materials ist es jedoch nötig, die extreme Sprödigkeit des ultrahochfesten Betons durch duktilitätssteigernde Maßnahmen zu kompensieren. Im Fokus bisheriger Forschung steht insbesondere eine mögliche Duktilitätssteigerung des Baustoffes durch Stahlfasern. Untersuchungen zeigen jedoch, dass durch die alleinige Zugabe von Stahlfasern keine hinreichend zuverlässige Duktilität des Materials gewährleistet werden kann.

In diesem Gemeinschaftsprojekt des Instituts für Baustoffe und des Instituts für Massivbau der Leibniz Universität Hannover im Rahmen des DFG–Schwerpunktprogramms 1182 (Nachhaltiges Bauen mit Ultra-Hochfestem Beton) soll ein als neuartiges Bauteil ein schlankes Rohr aus UHPC als Druckglied für großformatige Stabwerke entwickelt werden. Die notwendige Duktilität des Bauteils soll dabei über eine Ummantelung des UHPC-Kernrohres mit dünnwandigen Stahlrohren zuverlässig sicher gestellt werden. Dabei wirkt diese Ummantelung im Sinne einer Mindestbewehrung und dient gleichzeitig als verlorene Schalung.

Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen zunächst kleinmaßstäbliche Proberohre statisch bis zum Versagen belastet werden. Durch diese Versuche sollen die Wirkungsweise der Ummantelung und die Versagensmechanismen des Bauteils systematisch untersucht werden. Hierbei wird eine wesentlich höhere und vor allem zuverlässigere duktilitäts-steigernde Wirkung gegen über dem Einsatz von Stahlfasern erwartet.

Begleitend zu den Versuchen ist eine geeignete numerische Finite-Element (FE) Modellierung zu entwickeln. Sie soll das gemeinsame Tragverhalten und die Interaktion zwischen UHPC-Kernrohr und der Stahlummantelung, sowie gegebenenfalls einer inneren Aussteifung simulieren.

Im weiteren Verlauf des Projektes soll durch hochskalierte FE-Modelle der großmaßstäbliche Einsatz der Druckglieder simuliert werden

Kraft-Verformungskurven: Experiment und FE-Berechnung im Vergleich

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines experimentell validierten Bemessungskonzeptes auf Bauteilebene.