Schlank, filigran und doppeltgekrümmt
Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms SPP1542 „Leicht Bauen mit Beton“ entwickelte die Professur Strukturleichtbau / Kunststoffverarbeitung der TU Chemnitz ein neuartiges Carbonbeton-Schalentragwerk
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Der leichtbaugerechte Carbonbeton-Schalendemonstrator besteht aus doppeltgekrümmten Einzelelementen, die nur fünf Zentimeter dick sind. Die Plattenpaare sind gegeneinander versetzt angeordnet und treffen sich in einem gemeinsamen Punkt. Foto: Betonwerk Schuster GmbH -
Bei der Fertigung der einzelnen Elemente des neuen GFK-Schalungssystems konnte die Krümmung der Carbonbeton-Bauteile flexibel eingestellt werden. Foto: Andreas Ehrlich -
Der Carbonbeton-Schalendemonstrator wurde auf dem Firmengelände des Projektpartners Betonwerk Schuster GmbH in Cunewalde errichtet. Foto: Christian Müller
Leicht zu bauen und dafür Beton zu nutzen, ist längst kein Widerspruch mehr. So ist es beispielsweise mit Carbonbeton möglich, schlank und filigran zu bauen und nachhaltige Bauwerks-Geometrien zu entwerfen, die mit Stahlbeton oft nur schwer umsetzbar sind. Eine neuartige Entwicklung auf diesem Gebiet gelang den Team-Mitgliedern des Forschungsbereiches „Leichtbau im Bauwesen“ an der Professur Strukturleichtbau / Kunststoffverarbeitung der Technischen Universität Chemnitz gemeinsam mit Projektpartnern des DFG-Schwerpunktprogramms SPP1542 „Leicht Bauen mit Beton“. Am 20. März 2020 wurde ein Demonstrator auf dem Firmengelände des Projektpartners Betonwerk Schuster GmbH in Cunewalde errichtet. Das Schalentragwerk besteht aus sechs dünnwandigen doppeltgekrümmten Fertigteilen aus Carbonbeton. Die einzelnen Teile wurden mittels neuem GFK-Schalungssystem mit flexibel einstellbaren Krümmungszuständen im Spritzbetonverfahren hergestellt.
Bevor die Ergebnisse der Grundlagenforschung in die Praxis transferiert werden konnten, wurde im Teilprojekt der TU Chemnitz unter der Leitung von Prof. Dr. Sandra Gelbrich und Prof. Dr. Lothar Kroll innerhalb des DFG-Schwerpunktprogramms ein neues Schalungssystem aus Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) unter Nutzung sogenannter anisotroper Koppeleffekte zur Herstellung leichtbaugerechter doppeltgekrümmter Textilbetonschalen entwickelt. „Ferner wurden kraftflussangepasste Lasteinleitungselemente in Form von metallischen Fraktal-Inserts entwickelt, die eine optimierte Verzahnung der Werkstoffe Beton und Bewehrungstextil untereinander und somit einen bestmöglichen Lastabtrag gestatten“, berichtet Gelbrich. Zur technologischen Umsetzung der freigeformten Beton-Leichtbauelemente mittels flexibler GFK-Schalung war es zudem in Abhängigkeit von deren Krümmungszustand notwendig, den Feinbeton hinsichtlich Verarbeitungstechnologie und rheologischer Eigenschaften anzupassen. Dazu erstellten die Chemnitzer Forscherinnen und Forscher ein neuronales Netz nach bionischem Vorbild und optimierten das Eigenschaftsprofil der mineralischen Matrix.
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Sandra Gelbrich, Leiterin des Forschungsbereiches "Leichtbau im Bauwesen" an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung, Telefon +49 (0)371 531-32192, E-Mail sandra.gelbrich@mb.tu-chemnitz.de.
Mario Steinebach
26.03.2020
