Torsionstragfähigkeit von Betonbauteilen mit stabförmiger Bewehrung aus faserverstärktem Kunststoff (FVK)

Die Herstellung von konventionellem Betonstahl ist mit einem großen Verbrauch an nicht-erneuerbaren Rohstoffen sowie einem erheblichen Energieaufwand verbunden und setzt somit große Mengen CO2 frei. Um dieses Problem zu adressieren wird derzeit an alternativen Bewehrungskonzepten geforscht, welche die Verwendung von Hochleistungsmaterialien, als auch die Herleitung und Verbesserung von Bemessungskonzepten mit einschließt. Aufgrund der sehr hohen Festigkeit und der Korrosionsbeständigkeit sind Bewehrungselemente aus Faserverbundkunststoffen (im Folgenden: FVK) vor allem in korrosiver Umgebung in vielen Fällen eine Alternative zu konventioneller Betonstahlbewehrung. Da im Bauteil die Bewehrungskorrosion nicht mehr auftritt, kann die Betondeckung bei FVK-Bauteilen verringert werden und somit schlanker und ressourcensparender gebaut werden. Bei der Bemessung können die für Stahlbeton entwickelten Bemessungsmodelle jedoch nicht ohne weiteres angewendet werden. Zur Schubbeanspruchung liegen hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit bereits umfangreiche Versuchsserien an Bauteilen mit FVK-Bewehrung vor, aus denen entsprechende Bemessungsmodelle abgeleitet werden konnten, wie z.B. in [Kurth 2012]. Demgegenüber fehlen jedoch Erkenntnisse aus Versuchen unter Torsionsbeanspruchung und es ist unklar, inwieweit sich vom Tragverhalten unter Querkraft Schlüsse auf die Torsionstragfähigkeit ziehen lassen. Es fehlt daher ein experimentell abgesichertes Bemessungskonzept für Betonbauteile mit FVK-Bewehrung unter Torsionsbeanspruchung. Um das große Potenzial von FVK-Bewehrung nutzen zu können, muss bei der Bemessung aus wirtschaftlichen und vor allem ressourcenschonenden Gründen auch eine Berücksichtigung von Torsionsbeanspruchung ermöglicht werden. Im beantragten Forschungsvorhaben sollen - auf Basis eigener Bauteilversuche und der Versuchsergebnisse aus der Fachliteratur (z.B. Mohamed, Benmokrane et. al 2015]) - Aspekte des Torsionstragverhaltens von FVK-bewehrten Betonbauteilen untersucht und somit mögliche Tragsicherheitsdefizite ausgeschlossen werden. Die Untersuchungen sollen als Grundlage für einen ersten, pragmatischen und experimentell abgesicherten Bemessungsansatz dienen, für den im Rahmen dieses Forschungsprojekts ein erster Entwurf erstellt werden soll. Dieser soll sich am grundsätzlichen Bemessungskonzept der DAfStb-Richtlinie, Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung" orientieren, so dass dieser ggf. zukünftig darin integriert werden kann.

23.000 €

01.02.2023 - 30.06.2024

Prof. Dr. Stephan Görtz

Leibniz Universität Hannover (Prof. Dr.-Ing. Vincent Oettel)