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Bachelorarbeit Hendrik Wagner

Untersuchungen zu den Verbundeigenschaften stabförmiger Stahlbauteile in Kaltkeramiken

Anlass: Fachwerkkonstruktionen zählen zu den leistungsfähigsten raumbildenden Strukturen der Baugeschichte. Sie zeichnen sich durch rein normalkraftbeanspruchte Bauteile und somit durch minimalen Werkstoffaufwand bei gleichzeitig großer Kraftübertragung und hoher Steifigkeit aus. Dabei kommt der Entwicklung geeigneter Konzepte zur Verbindung stabförmiger Komponenten eine wesentliche Bedeutung zu. Hierbei muss auf eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringer Nachgiebigkeit  der  Kontenverbindungen, sowie eine einfache und baustellentaugliche Montage geachtet werden. Das Ziel ist folglich eine starre und schubfeste Kontenverbinden zu konstruieren, welche eine hohe und effiziente Verbindung garantiert.

Ziele: Das Ziel dieser Arbeit ist es, durch experimentelle Untersuchungen und einen numerischen Weg, erste Erkenntnisse über die Eigenschaften der Verbundfuge zwischen einer kaltkeramischen Komponente – hier Polymerbeton – und einer Gewindestange zu gewinnen und zu beschreiben. Darüber hinaus sind wirkungsvolle Maßnahmen zur Verbesserung und gezielten Steuerung des Verbundverhaltens zu bestimmen.

Eckdaten

Zeitraum:
SoSe 2015

Beteiligte:
Prof. Dr.-Ing. Michael Küchler
Prof. Dr.-Ing. Kay-Uwe Schober
Hendrik Wagner  (B. Eng.)


 

Methode: Um dieser Zielsetzung gerecht zu werden, umfasst die Arbeit vier Arbeitsschwerpunkte. Erstens die Beschreibung der verwendeten Materialen, zweitens die Wiedergabe theoretischer Grundlagen, drittens die Beschreibung, das Vorgehen sowie die Auswertung der experimentellen Untersuchungen und viertens eine Zusammenfassung der gewonnenen Erkenntnisse.

Ergebnis: Zur Untersuchung des Verbundverhaltens zwischen Polymerbeton und einer Gewindestange wurden in dieser Arbeit ein Vorversuch und acht Hauptversuche durchgeführt. Um wirkungsvolle Maßnahmen zur Verbesserung und gezielten Steuerung des Verbundverhaltens zu beschreiben wurden vier verschiedene Querbewehrungen in die Versuchskörper eingearbeitet. Es wurden Versuchskörper ohne Querbewehrung, mit Fasern, mit einer Estrichmatte, sowie einer Wendel als Querbewehrung  untersucht.

Im Laufe dieser Untersuchungen wurde festgestellt, dass es bei allen acht Versuchen ungefähr bei einer Belastung von 100 kN und bei ungefähr gleicher Dehnung, zu einem Steifigkeitsverlust des oberen Verbundbereiches kommt. Einzig bei den Faserbewehrten Versuchskörpern wurden deutlich höhere Dehnungen gemessen.

Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde:

  • eine materialbedingte Konstante gefunden (Diagramm)
  • die Verbundspannung ermittelt

Sowie abschließend festgestellt, dass die Querbewehrung in dieser Arbeit keinen Einfluss auf eine verbesserte Verbundwirkung zwischen Polymerbeton und einer Gewindestange  hervorbringt.