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Universelle Hochleistungsstützen aus S960 ohne Schweißen

Kurze Beschreibung

Die Stahl- und Verbundbauweise verliert im Hochbau gerade im Bereich der Stützen Marktanteile gegenüber zunehmend hochfesten Stahlbetonstützen. Die Entwicklung hoch- bzw. höchstfester Verbundstützen mit einer Anwendung von Stahlgüten bis hin zu S960 wird vor allem durch den Anwendungsbereich des Eurocodes 4 auf Stähle bis S460 begrenzt. Diese Grenze resultiert unter anderem aus der Bruchdehnung des Betons, welche im Allgemeinen bereits weit vor dem Erreichen der Streckgrenze höchstfester Stähle überschritten wird. Ein weiteres Hemmnis ist die Schweißbarkeit höchstfester Stähle. Hier gibt es hohe Anforderungen an Vor- und Nachwärmzeiten zu erfüllen. Außerdem ist für ausführende Betriebe eine Zertifizierung notwendig.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung höchstfester Verbundstützen mit ausbetonierten Hohlprofilen und massivem Kern, welche durch den Verzicht auf Schweißungen und einen hohen Vorfertigungsgrad einfach zu handhaben sind, eine hohe Brandwiderstandsdauer aufweisen und durch geringe Querschnittsabmessungen wettbewerbsfähig gegenüber Stahlbetonstützen sind.

Neben der Erweiterung des Anwendungsbereiches hinsichtlich der Materialgüten des Eurocodes 4 werden dabei vor allem zwei wesentliche Grundannahmen des vereinfachten Nachweisverfahrens der Norm „verletzt“, weshalb die Auswirkungen theoretisch, numerisch und experimentell zu untersuchen sind:

  • Überschreiten der Dehngrenzen des Betons: Es wird angenommen, dass durch den mehraxialen Beanspruchungszustand im Innern des Hohlprofils deutlich größere Bruchdehnungen des Betons erreicht werden. Durch den hohen Traganteil des Stahls sind darüber hinaus keine kritischen Traglastverluste zu erwarten. Ein Abplatzen des Betons wird durch das Hohlprofil verhindert. Verbundstützen mit Stählen bis S960 kommen daher nur für Querschnittstypen mit innenliegendem Beton infrage.
  • Kein Ebenbleiben des Querschnitts: Für eine vereinfachte Bemessung nach Eurocode 4 wird ein ebener Querschnitt vorausgesetzt, also ein voller Verbund zwischen den Querschnittsteilen. Da auf Schweißungen und damit auch auf angeschweißte Verbundmittel verzichtet werden soll werden die Auswirkungen eines möglichen Schlupfs zwischen einzelnen Querschnittsteilen untersucht.

Die Erkenntnisse werden in ein Bemessungskonzept überführt, mit dem die Hochleistungsstützen zuverlässig dimensioniert werden können. Sofern möglich werden die Grundzüge des vereinfachten Bemessungsverfahrens beibehalten und gegebenenfalls um Anpassungsfaktoren erweitert. Damit wäre eine einfache Umsetzung in der Praxis, auch für klein- und mittelständische Unternehmen möglich.

Forschungsförderung

AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Partner

  • RWTH Aachen, Institut für Massivbau
  • TU Braunschweig, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz - Fachgebiet Brandschutz

Laufzeit

11/2020 – 04/2023

Ansprechpartner

Kevin Wolters

Intern

Interne Projektseite