Bewehrungstechnologie

Optimierte Bewehrung bei Teilflächenpressungen

Teilflächenpressungen mit zwei- oder dreiachsiger Lastausbreitung treten beispielsweise an Lagern, Ankern, Fertigteilfugen und verschiedenen Kontaktflächen von Betonkonstruktionen auf. Die hohen Kontaktkräfte erfordern besondere Aufmerksamkeit für die Ausführung der Bewehrung in Lage, Form und Verbindung, aber auch an die Qualität und Duktilität des Betons, um Schäden zu vermeiden und robuste Konstruktionen zu erzielen.

In theoretischen wie experimentellen Untersuchungen an der Ruhr-Universität Bochum wurden dazu verschiedene Bewehrungskonzepte entwickelt und experimentell untersucht. Neben konventionellen ingenieurtechnischen Herangehensweisen [1] werden für den Entwurf kombinierte Topologieoptimierungsverfahren mit Kontinuums- und Stabwerksidealisierung [2] genutzt, die das materialspezifische, gewünscht druck- beziehungsweise zugdominante Tragverhalten von Beton und Stahl berücksichtigen. So entstehen Bewehrungskonzepte mit konventionellen Bügeln, den Hauptzugspannungstrajektorien folgend gebogenen Stäben sowie robuste Hybridbewehrungen aus Betonstahl und Stahlfasern [3].

Die Experimente zeigen, dass insbesondere die Bewehrungsform und deren Verankerung die Tragfähigkeiten maßgeblich beeinflussen. Verformungsarme Konzepte, die sich am Kraftfluss orientieren und nur geringe Rissbildungen zulassen, führen zu hohen Laststeigerungen. Gerade bei zweiachsigen Lastausbreitungen, wie etwa an Längsfugen von Tübbings, Wandauflagern oder bei Vorpressrohren, ergeben sich bei geschweißten Leitern kombiniert mit Stahlfasern (Hybrid) günstige Laststeigerungen.

References/Literatur
[1] Putke, T.; Bergmeister, K.; Mark, P.: Wirtschaftliches Konstruieren und Bewehren. In: Bergmeister, K.; Fingerloos, F.; Wörner, J.-D. (Hg.): Beton-Kalender 2016. Beton im Hochbau, Silos und Behälter. Berlin, Wilhelm Ernst & Sohn, S. 695-739.
[2] Putke, T.; Mark, P.: Fachwerkmodellbildung mit topologischen Optimierungsverfahren. Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), S. 618-627.
[3] Smarslik, M.; Neu, G.; Mark, P.; Meschke, G.: Robust reinforcement layout for segmental tunnel lining under partial area loading using hybrid topology optimization. In: Hofstetter, G., Bergmeister, K., Eberhardsteiner, J. (Hg.): EURO:TUN 2017, April 18-20, 2017. Innsbruck, S. 321-328.
 

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