Ressourcenschonung bei Fundamentplatten mit optimierten Hohlkörpern

In zweiachsigen Stahlbetondecken werden mehr und mehr Hohlkörper angeordnet, um Beton an denjenigen Stellen zu verdrängen, an denen er für die Tragfähigkeit und die Gebrauchstauglichkeit entbehrlich ist. Im Rahmen des durch das BMWK im Technologie-Transferprogramm Leichtbau (TTP LB) geförderten Verbundprojekts „air-Kon-Matrizen“ wird derzeit eine Erweiterung dieser Technologie erforscht. Sie sieht zum einen aufblasbare Hohlkörper vor und zum anderen variable Größen und Formen der Hohlkörper. Es entstehen verschiedene Hohlkörpertypen. Einsatzort sind Fundamentplatten.

Die Hohlkörpertypen werden angepasst an die Schnittgrößenverläufe angeordnet. Dazu werden in der Forschungsarbeit zunächst Hohlkörper unterschiedlicher Geometrien für verschiedene Kombinationen aus Biegemomenten und Querkräften hinsichtlich ihrer Volumenverdrängung optimiert. Die Optimierung erfolgt mit Hilfe der Methode der Genetischen Programmierung und ergibt im Ergebnis einen „Katalog“ von Hohlkörperformen. Daraus kann bei der Planung einer Fundamentplatte für jede Stelle derjenige Hohlkörpertyp gewählt werden, welcher für die dort vorliegende Schnittgrößenkombination die maximal mögliche Volumenverdrängung erlaubt. Die gewünscht hohe Tragfähigkeit von Stahlbetonplatten mit den neuartigen Hohlkörpern wurde in realmaßstäblichen Bauteilversuchen und nichtlinearen 3D-FEM-Simulationen mit umfassender Parametervariation nachgewiesen. Dazu wurden auch ansonsten gleichartige Versuchskörper mit Hohlkörpern unterschiedlicher Geometrie und Volumenverdrängung getestet.