Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung von Carbon-Vorspanntechnik für den Brückenbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DYWIDAG-Systems International GmbH durchgeführt. Brückenbauwerke für den Straßenverkehr werden immer häufiger in Stahl-Verbund Bauweise hergestellt. Durch die Entwicklung von wirtschaftlichen, ästhetischen und dauerhaften Tragwerken aus vorgespanntem Carbonbeton soll hier eine Trendwende erreicht werden - siehe auch Gesamtvorhabenbeschreibung. In diesem Teilvorhaben sollen hierzu parallel zwei Varianten untersucht und sowohl technisch als auch wirtschaftlich verglichen werden: - Entwicklung von Spanngliedern aus herkömmlichem Spannstahl jedoch mit erhöhter Dauerhaftigkeit, zum Beispiel durch Verwendung einer Kunststoffverrohrung, sowie einer optimierten Krafteinleitung in den hochfesten Carbonbeton, idealerweise mit einer Spaltzugbewehrung aus Carbonbügeln bzw. Carbonwendel. - Entwicklung von Spanngliedern aus Carbon inklusive Krafteinleitung in den hochfesten Carbonbeton, idealerweise mit einer Spaltzugbewehrung aus Carbonbügeln bzw. Carbonwendel sowie Entwicklung der zugehörigen Spannpressen für Carbonspannglieder. - System- und Materialauswal für die Vorspannelemente, einschließlich ihrer Komponenten und Klärung des Zulassungs- und Nachweiskonzeptes - Entwicklung von Komponenten mit erhöhter Dauerhaftigkeit, da die Dauerhaftigkeit eine wesentliche Anforderung des gesamten Projektes darstellt. Hierzu zählen insbesondere die Hüllrohre des Spanngliedes. Es müssen Hüllrohre gefunden werden, die dauerhaft und für die Carbonbewehrung geeignet sind und keine allzu große Abminderung der Betondruckfestigkeit im Steg verursachen. - Entwicklung und experimentelle Untersuchung von Komponenten für die Krafteinleitung der Vorspannkräfte in den Beton - Erarbeiten eines Montagekonzeptes für die Vorspanntechnik und Entwicklung der passenden Vorspannvorrichtung - Vergleichende Bewertung der Carbonvorspannung mit einer Stahlvorspannung. Eine kritische Bewertung unter Berücksichtigung wirtschaftlicher, technischer und gesamtgesellschaftlicher Aspekte.
Das Projekt "Teilvorhaben: Einfluss von Probengeometrie und -größe auf die Ermüdung von Beton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Das Ziel des Gesamtvorhabens liegt in der versuchstechnischen Ermittlung und der wissenschaftlichen Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von Beton, Betonstahl und deren Verbund im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen. Das Teilvorhaben der BAM befasst sich mit der Untersuchung des Maßstabseffektes sowie des Einflusses der Prüfkörpergeometrie auf das Ermüdungsverhalten des Betons. Durch Ermittlung eines Anpassungsfaktors kann die Vergleichbarkeit der Ergebnisse unterschiedlicher Prüfeinrichtungen sichergestellt bzw. kann dieser Einfluss durch Empfehlung einer geeigneten Probekörpergeometrie ausgeschaltet werden. Weiterhin sollen die Untersuchungen die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus bisherigen Untersuchungen an üblichen Laborproben auf praxisrelevante Bauteilabmessungen überprüfen. Das betrifft sowohl die Kenntnisse zu den Schädigungsmechanismen im Beton als auch die Anwendbarkeit von zerstörungsfreien Messmethoden zur Erfassung des Schädigungszustandes des Betons.
Das Projekt "Studie ueber den Abbruch von Spannbeton-Reaktordruckbehaeltern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Massivbau und Baustofftechnologie, Abteilung Baustofftechnologie durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ermüdungsverhalten von hochzyklisch beanspruchten Betonstählen im WEA-Einsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Lehrstuhl für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll in einem dreistufigen Vorgehen erarbeitet werden, wie Betonstahl realitätsnah und wirtschaftlich geprüft werden kann. Ziel ist ein ressourcenschonender Einsatz von (Betonstahl-)Material bzw. die Verlängerung der Lebensdauer von WEA. Die Arbeitsschritte 3.1.x widmen sich der Quantifizierung des Dauerschwingverhaltens von Betonstahl in uniaxialen Zug-Schwellversuchen bei moderater Schwingbeanspruchung, wie sie unter realitätsnaher Belastung unter Gebrauchslast auftreten. Dabei steht die bisher unbekannte Leistungsfähigkeit Abbildung 1.1 des Betonstahls im VHCF-Bereich im Fokus. Im Rahmen der Arbeitsschritte 3.2.x wird die Bedeutung des Lastregimes für das Ergebnis des uniaxialen Zug-Schwellversuchs geklärt. Es werden Variationen von unterschiedlichen Schwingweiten bei konstanter Unter- und Mittellast untersucht. Arbeitsschritte 3.1.x und 3.2.x komplettieren das Bild des Dauerschwingverhaltens von Betonstahl unter Zug-Schwellbeanspruchung. Die realitätsnahe Beanspruchung steht im Fokus der letzten, ab-schließenden Arbeitsschritte 3.3.x. Hierin werden Untersuchungen im Zug-Schwell- und Wechselbereich an freien Proben (entspricht Onshore WEA) und freien Proben in korrosiver Lösung (entspricht Offshore WEA) durchgeführt. Arbeitsschritt 3.0.1 - Literaturrecherche/Aufbau der Ergebnisdatenbank Arbeitsschritt 3.1.1 - VHCF - Planung und Ergebnisauswertung Arbeitsschritt 3.1.2 - VHCF - Durchführung der Untersuchungen Arbeitsschritt 3.2.1 - Lastregime - Planung und Ergebnisauswertung Arbeitsschritt 3.2.2 - Lastregime - Durchführung der Untersuchungen Arbeitsschritt 3.3.1 - Dynamische Kapazität - Planung und Ergebnisauswertung Arbeitsschritt 3.3.2 - Dynamische Kapazität -Untersuchungen an Luft Arbeitsschritt 3.3.3 - Dynamische Kapazität -Untersuchungen mit Lösung Arbeitsschritt 3.4 - Erstellung Abschlussbericht.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Entwurf und Bemessung von Carbonspannbetonbrücken sowie von vorgespannten Flächentragwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren - Massivbau durchgeführt. Tragwerke aus Carbonbeton sind insbesondere dann werkstoffgerecht entworfen und konstruiert, wenn die Carbonbewehrung vorgespannt wird. Die Erfolgsgeschichte des Spannbetons begann mit dem Aufkommen hochfesten Spannstahls, der es ermöglichte, dauerhaft hohe Vorspannkräfte in den Beton einzuleiten. Der Übergang vom Spannstahl zum noch festeren, leichteren und korrosionsbeständigen Carbon stellt eine fast natürliche Weiterentwicklung dieser leistungsfähigen Bauweise dar. Die Vorspannung mit Carbon erlaubt es, schlankere Querschnitte zu realisieren, die dauerhaft und robust sind. Vorgespannter Carbonbeton soll in zwei Teilprojekten erforscht werden (Teil A: Brückensysteme für den Straßenverkehr; Teil B: Dünnwandige Flächentragwerke). Die Entwicklung eines Brückensystems mit Spannweiten von 35 bis 45 m ohne Mittelstütze aus vorgespanntem Carbonbeton in integraler Bauweise - also ohne Fugen und Lager - ist das Ziel des TP A. Das System enthält den Entwurf in Fertigteilbauweise, den Einsatz von hochfestem Beton sowie von gespannter und schlaffer Bewehrung aus Carbon. Im Projekt wird ein gestalterisch hochwertiger Entwurf entwickelt und kritische Punkte, beispielsweise das Biegetragverhalten (Duktilität), die Einleitung der Spannkraft sowie das Carbonspannglied experimentell untersucht. Am Ende des Projektes wird ein Fertigteilträger mit realen Abmessungen als Demonstrator hergestellt, an dem die Herstellbarkeit evaluiert wird sowie Langzeitmessungen durchgeführt werden. Somit wird die Grundlage geschaffen für die bauliche und planerische Umsetzung eines Pilotprojektes. Es werden weiterhin kompakte und wiederverwendbare Verankerungssysteme entwickelt, durch welche das Anwendungsfeld von vorgespanntem Carbonbeton auf den klassischen Hochbau erweitert werden kann und hierdurch die Vielseitigkeit der neuen Bauweise dargelegt wird. Die Entwicklung von dünnwandigen Flächentragwerken aus vorgespanntem Carbonbeton ist Schwerpunkt des Teils B. Diese können eben und einachsig oder zweiachsig gekrümmt sein. Die Schalendicke von Flächentragwerken aus Stahlbeton wird maßgeblich durch den Korrosionsschutz bestimmt, der im Falle der Verwendung von Carbonbewehrung wegfällt. Durch das zusätzliche Vorspannen der flächigen Netzbewehrung aus Carbon werden sehr leichte Flächentragwerke mit hoher Steifigkeit möglich, welche zudem materialeffizient (sparsamerer Gelegeeinsatz, weniger Beton) sind und aufgrund ihrer Dichtheit und Korrosionsbeständigkeit unter anderem im Behälterbau für aggressive Medien Anwendung finden können. Das Potential der Vorspannung von Carbongelegen für Flächentragwerke wird exemplarisch an Faltwerken und gekrümmten Betonschalen mittels Versuchen evaluiert. In einem nächsten Schritt werden Demonstratoren kommerziell nutzbarer Fertigteile für den Hoch- und Industriebau (PI-Platten und Trapezfaltwerke) entwickelt. Das Projekt soll in der Herstellung eines Demonstrators für einen Behälterdeckel münden, an dem das Langzeitverhalten erforscht wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Beton unter hohen Lastspielzahlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Materialprüfungs- und Forschungsanstalt durchgeführt. Das beantragte Vorhaben befasst sich mit dem Ermüdungsverhalten von Beton im Hinblick auf dessen Einsatz beim Bau von Windenergieanlagen. Die beschriebenen Arbeiten sind essentieller und unverzichtbarer Bestandteil des Gesamtvorhabens WinConFat und tragen zu dessen Erfolg bei. Da das Ermüdungsverhalten von Beton im Lichte der heutigen Beanspruchungen von Betonkonstruktionen noch nicht befriedigend untersucht bzw. geklärt wurde, soll dies nun durch die Bündelung von Versuchsressourcen mehrerer Forschungsinstitute geleistet werden. Das hier dargestellte Teilvorhaben bildet das Arbeitspaket 1.4 des Gesamtvorhabens WinConFat und wird vor allem Ermüdungsversuche im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen durchführen und somit einen Beitrag zur Ermittlung von Wöhlerkurven für diesen noch nahezu unbekannten Ermüdungsbereich für den Werkstoff Beton liefern.
Das Projekt "Untersuchungen zum Leckverhalten von Stahlbetonwaenden - Leckage im Stahlbetoncontainment" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Massivbau und Baustofftechnologie, Abteilung Massivbau durchgeführt. Zur Ermittlung von Leckraten fuer Luft-Wasserdampfgemische durch Risse in Stahl- bzw. Spannbetonwaenden, wie sie z.B. als Folge eines unterstellten Unfalls im Kernreaktor auftreten, sind allgemeingueltige Gesetzmaessigkeiten zu erstellen. In eigenen Versuchen wurde die Leckrate von reiner Luft bereits ermittelt. Da in einem Luft-Wasserdampfgemisch jedoch andere Verhaeltnisse vorliegen, soll in zwei Teilprojekten, gemeinsam mit der Universitaet Kaiserslautern unter Leitung der Universitaet Karlsruhe, diese Problematik geklaert werden: Teilprojekt 1 beschaeftigt sich mit den Verhaeltnissen im Einzelriss. Hierfuer soll eine Durchflussbeziehung entwickelt werden. Teilprojekt 2 betrachtet den integralen Versuch am repraesentativen Wandelement. Dieser dient neben der Leckageermittlung zur Uebertragung der in Teil 1 ermittelten Gesetzmaessigkeiten auf Risssysteme.
Das Projekt "Teilvorhaben: Betriebsbedingte Effekte auf die Betonermüdung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Massivbau durchgeführt. Im Rahmen des Gesamtforschungsvorhabens WinConFat, welches eine wirtschaftlichere Bemessung von Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton gegen Ermüdung ermöglichen soll, werden von der Leibniz Universität Hannover sechs Arbeitspakete (AP) bearbeitet. Im APO erfolgt die inhaltliche und organisatorische Koordination des Gesamtprojekts. Im AP 1.2 wird der Einfluss von Spannungsumlagerungen, im AP 1.3 der Einfluss der Belastungsfrequenz, im AP 1.6 der Einfluss der Druckfestigkeit und im AP 1.8 der Einfluss der Wassersättigung auf den Ermüdungswiderstand von Beton untersucht. Im AP 4 wird ein Monitoringkonzept für Windenergieanlagen entwickelt. Das Gesamtforschungsvorhaben WinConFat erstreckt sich über eine 36 monatige Projektlaufzeit. Innerhalb dieser Laufzeit werden die Einflüsse auf die Beton-, Betonstahl- und Verbundermüdung versuchstechnisch ermittelt und wissenschaftlich beschrieben. Diese Untersuchungen werden im Verbund von sechs Universitäten sowie der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt und durch das Institut für Massivbau der Leibniz Universität Hannover zentral koordiniert. Die Ergebnisse der an der Leibniz Universität Hannover bearbeiteten Teilvorhaben ermöglichen, zusammen mit den Ergebnissen des Gesamtforschungsvorhabens WinConFat, die Weiterentwicklung der aktuell gültigen Normung und damit eine deutlich wirtschaftlichere Bemessung von WEA aus Stahlbeton und Spannbeton im Grenzzustand der Ermüdung. Dies erfolgt zunächst durch die Erstellung einer 'Richtlinie zur Bemessung von WEA aus Stahlbeton und Spannbeton gegen Ermüdung' durch den DAfStb. Durch die Autorisierung des DAfStb als regelgebendes Gremium ist die Umsetzung der Ergebnisse in eine technische Regel und deren bauaufsichtliche Einführung unmittelbar nach Projektende zu erwarten. Im Weiteren ist davon auszugehen, dass die Erkenntnisse mittelfristig auch in europäische Normen und Regelwerke einfließen werden. Zudem wird eine realere Bewertung der Restlebensdauer bestehender Tragstrukturen möglich. Dies bringt nicht nur Vorteile in der Auslegung neuer Anlagen, sondern schafft auch die Grundlage für die Weiternutzung von bestehenden Tragstrukturen nach Ablauf der 20-jährigen Entwurfslebensdauer. Durch das überarbeitete Nachweiskonzept sowie durch begleitendes Bauwerksmonitoring lässt sich die Restlebensdauer bestehender Tragstrukturen neu bewerten. Die entwickelten Monitoringkonzepte sollen z.B. durch die Erstellung eines Merkblatts 'Ermittlung der Restnutzungsdauer von WEA auf Grundlage von Ermüdungsmonitoring' durch den DBV für eine praktische Anwendung an Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton aufbereitet werden. Für den Bereich des Onshore-Repowering ist dies von besonderer Bedeutung, da somit nach altem Nachweiskonzept theoretisch ermüdete Tragstrukturen nicht zurückgebaut, sondern über viele weitere Jahre genutzt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Wirtschaftlichkeit und Prozesstechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hentschke Bau GmbH durchgeführt. Entwicklung und Erprobung eines anwendungsspezifischen Hochleistungsbetons (HPC) für Halbfertigteile im Brückenbau auf der Grundlage der Arbeiten im Basisprojekt B2 und V1.1. Entwicklung spezieller Technologien zur Herstellung von extrem schlanken und leichten balkenförmigen Carbonbetonbauteilen und Erprobung unter industriellen Produktionsbedingungen auf der Grundlage der Vorarbeiten im Basisprojekt B3 und V1.1. Herstellung und Erprobung eines Demonstrators. Herstellung von Probekörpern mit Materialien der Vorhabenpartner - insbesondere Carbonbewehrungen und Carbonspannglieder - zur Erprobung bei Vorhabenpartnern - insbesondere Belastungsversuche an der Forschungseinrichtung. Bewertung der entwickelten Konstruktion nach technologischen, technischen und wirtschaftlichen Kriterien. 1. Zusammenstellung der Entwurfsrandbedingungen aus Produktion, Transport und Montage 2. Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und Herstellbarkeit der Entwürfe der Vorhabenpartner 3. Abstimmung des Konzepts mit Ministerien und Behörden 4. Entwicklung der Prozesstechnologie im Fertigteilwerk 5. Übertragung der Prozesstechnologie auf C3-Bewehrung 6. Herstellung von Versuchskörpern für Vorhabenpartner 7. Entwicklung und Herstellung eines Demonstrators.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Experimentelle Herstellung von ebenen und gekrümmten vorgespannten Textilbetonbauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GINKGO Projektentwicklung GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung von Verfahren und Werkzeugen zur Herstellung von relativ filigranen Betonbauteilen mit stabförmiger, plattenartiger, faltwerksartiger und gekrümmter Struktur mithilfe von vorgespannten Carbongelegen. Die Bauteile, die zumindest in der wesentlichen Beanspruchungsrichtung mit vorgespannten Carbonrovinggelegen bewehrt sein werden, sind gegenüber den gebräuchlichen Bauteilen aus Stahlbeton bis zu 80 % leichter. Insofern werden sowohl Transportkosten gespart, als auch Produktionsschritte, die bisher zumeist in Ortbetonbauweise nachgelagert sind bereits im Fertigteil integrierbar. Die Bauteile sind weiterhin schlanker und bekommen weniger Risse, da diese durch die Vorspannung überdrückt werden. Dies führt zu gestalterisch hochwertigen und dauerhafteren Bauteilen. Im Behälterbau ist insbesondere die Dichtigkeit elementar, da sonst agressive Medien in die Struktur eindringen und diese schädigen können. Die Entwicklung erfolgt in zwei Teilschritten. Zunächst werden die Grundelemente Stab, Platte, gekrümmte Schale entwickelt und damit die Realisierbarkeit der Gelegevorspannung für diese drei Grundelemente validiert. Es wird ein Greifer entwickelt, der Gelege mit verschiedenen Breiten und mehreren Lagen verankern kann und somit, integriert in eine ebenfalls zu entwickelnde Vorspannvorrichtung, Kräfte für eine Vorspannung im sofortigen Verbund in die Bewehrung einleiten kann. Bei einem zufriedenstellenden Ergebnis können im nächsten Schritt Demonstratoren für konkrete Produkte experimentell hergestellt werden. Somit wird die Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit der entwickelten Technik und der Verfahren an kommerziell nutzbaren Produkten evaluiert. Im Rahmen des Teilprojektes wird die Herstellbarkeit konkret an den Produktformen 'Pi-Platte', 'Trapezfaltwerk', 'Kalotte als Dachelement' evaluiert und deren Wirtschaftlichkeit geprüft.
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