In Mitteleuropa betreffen über 50% aller Bauaktivitäten Erhaltungs-, Sanierungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen an der bestehenden Bausubstanz. Besonders bei nutzungsbedingten Bauwerksschäden, Umnutzungen bzw. dadurch notwendigen Neubetrachtungen der Bemessung auf Grundlage der aktuellen Normung spielt dabei zukünftig die Tragwerksertüchtigung eine hervortretende Rolle. Unter Tragwerksertüchtigung wird im Projektzusammenhang die nachträgliche strukturelle Verstärkung von Bauteilen aus Beton verstanden, unter ganzheitlicher Beachtung der Aspekte Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit, sowie Nachhaltigkeit.Als materialgerechte Verstärkungstechnik wird die Applikation von auf die jeweilige Situation abgestimmten Hochleistungsbetonen mit modernen Bewehrungsformen wie Faser- und Textilbewehrungen untersucht. Diese Materialien bieten zahlreiche Vorteile für nachhaltige Bauteilverstärkungen. Ein performanceorientierter Ansatz soll zur bestmöglichen Nutzung der vorteilhaften Materialeigenschaften unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen führen. Diese hängen vor allem von der spezifischen Bauteil- und Umgebungssituation, dem Zustand der Altbetonoberfläche, den Applikationsmöglichkeiten für Verstärkungsschichten und den maßgebenden Beanspruchungsszenarien ab. Die Verbundeigenschaften der Betone zueinander entlang der Kontaktzonen, Bewehrungsverankerungen oder Umschnürungseffekte werden in Kleinkörperversuchen evaluiert und dann unter Einbeziehung numerischer Simulation auf Bauteilversuche übertragen. Geeignete Applikationstechniken für die Verstärkungen sollen unter möglichst realistischen Bedingungen definiert werden.Bislang wurden in Laborversuchen zum Thema Tragwerksverstärkung reale Belastungsgeschichten oder Vorschädigungen wenig erfasst. Im gegenständlichen Projekt sollen Vorbelastungen vor, bzw. unmittelbare Lasteinwirkungen während der Applikation der Verstärkung am Bauteil versuchstechnisch berücksichtigt und in ihrer Wirkung auf den Effekt der Verstärkung evaluiert werden. Neben dem wechselseitigen strukturellen Zusammenwirken der Betone unterschiedlichen Alters in Bezug auf erreichbare Steigerungen der Tragfähigkeit wird dem Verhalten auf Gebrauchslastniveau, speziell dem Thema Rissbildung, besondere Beachtung geschenkt. Weiter sind relevante Lastzustände wie ermüdungswirksame Beanspruchungen in ihrer Auswirkung auf das Tragverhalten verstärkter Bauteile zu untersuchen.Ziel ist letztlich, für jede der zu untersuchenden Beanspruchungssituationen (Biegedruck, Biegezug, Querkraft, Druck) effiziente Kombinationen hochwertiger Beton- und Bewehrungsmaterialien zu definieren und dem potentiellen Anwender Empfehlungen zur Bemessung und Ausführung geben zu können, die auch Fragestellungen wie den Umgang mit Vorbelastungen, Applikation der Verstärkung unter Last oder ermüdungswirksame Beanspruchungen einbeziehen.

Untersuchungen zur Schubübertragung Alt-Neubeton mit hochfestem Neubeton

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die wesentlichen Grundlagen für eine produktbezogene Substitution von Stahl durch Ultra High Performance Concrete (UHPC)bereitzustellen. Hiermit sollte ein wesentlicher Beitrag zum nachhaltigen Bauen geleistet werden, da Stahl in Bezug auf Kosten und CO2-Ausstoß deutlich intensiver ist als UHPC. Weiteres sollen vor allem in Österreich verfügbare Ausgangsstoffe und die Mikrostahlfasern der Firma Voestalpine CPA Filament GmbH verwendet werden. Um das Ziel zu erreichen, müssen neben der Werkstoffentwicklung, Fragen zu grundlegenden Themen wie die Einleitung der Vorspannkraft bei dünnen UHPC-Bauteilen, der Verbund zwischen Normalbeton und UHPC, die Verbindung von UHPC und Stahl, die Umschnürung von UHPC mittels Betonstahlbewehrung und die Schubtragfähigkeit von dünnwandigen vorgespannten Scheiben aus UHPC beantwortet werden. Eingehende Untersuchungen mittels nichtlinearer FE-Modellierung, Ingenieurmodellen und Modellversuchen sind hierfür geplant.

Abscherversuche an prismenartigen Kleinkörpern zur Feststellung des Verbundes hochfester Beton - Normalbeton

<p>In den letzten 20-30 Jahren wurden mit Hilfe neuer Technologien, genauerer Kenntnisse des Werkstoffverhaltens und optimierter Herstellverfahren insbesondere im Betonbau, aber auch im Stahlbau, Hochleistungswerkstoffe mit auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnittenen spezifischen Eigenschaften entwickelt.</p><p>Diese ermöglichen neben materialsparenden Bauweisen eine ressourcenschonendere und – über erhöhte Dauerhaftigkeit, energieeffizientere Produktionsmethoden und reduzierte Umweltauswirkungen – nachhaltigere Wirkung als herkömmliche Werkstoffe. Dennoch ist festzustellen dass, gemessen am diesbezüglich vorhandenen Kenntnisstand, die Zahl konkreter Anwendungen gering ist.</p><p>Inhalt und Ziele: Der inhaltliche Hauptfokus des gegenständlichen Forschungsvorhabens liegt darin Hochleistungswerkstoffe wie hochfeste Betone (z.B. UHPC – Ultra High Performance Concrete) und hochfeste Stähle, die sich durch besonders günstige Festigkeitseigenschaften, Robustheit und Dauerhaftigkeit bei reduziertem Materialbedarf auszeichnen, mit konventionellen Werkstoffen wie auch untereinander zu verbinden und für neue Bauanwendungen in Form ausführungsreifer prototypischer Verbundbauteile nutzbar zu machen. Aus entwicklungsstrategischer Sicht sollen die an der FH Kärnten vorhandenen Kompetenzen verschiedener Fachbereiche in einem interdisziplinären Team gebündelt und mit dem gegenständlichen Aufbauvorhaben Ressourcen und Infrastruktur geschaffen werden, sodass ein künftiges Innovationszentrum für das „Bauen mit Hochleistungswerkstoffen“ als kompetente Anlaufstelle und Ansprechpartner für die Bauwirtschaft etabliert werden kann. Grundlage: Das geplante Projekt baut unter anderem auf Erkenntnissen von Forschungsarbeiten auf, die an der FH Kärnten teilweise in Kooperation mit Universitäten und Industriepartnern erfolgreich durchgeführt wurden und vor allem materialtechnologische Fragestellungen zur Entwicklung und Prüfung von UHPC sowie das "Verbinden", d.h. den Grenzflächenverbund, und das Tragverhalten von Verbindungsmitteln zum Thema hatten. </p><p>Methoden: Die Forschungsaktivitäten basieren auf experimentellen Untersuchungen im neu errichteten Prüflabor der FH Kärnten in Villach, die in einem ganzheitlichen Ansatz werkstoff- und herstellungstechnologische Analysen und insbesondere Bruchversuche an Bauteilen beinhalten. Parallel dazu sind analytische Betrachtungen und numerische Simulationen durchzuführen. Anwendungsorientierte Entwicklungsaufgaben sollen in Kooperation mit Wirtschaftspartnern erarbeitet und unter anderem in Diplomarbeiten abgehandelt werden. </p><p>Ergebnisse: Im Zuge des Forschungsprojekts werden durch Kombination von Hochleistungswerkstoffen dauerhafte und nachhaltige Anwendungen für den Neubau wie auch das Bauen im Bestand, insbesondere die Tragwerksertüchtigung, entwickelt. Damit einhergehend wird der Technologietransfer zu KMUs (Fertigteilerzeuger, Baustoffproduzenten, Stahlbauunternehmen) stimuliert. Die konkrete Umsetzung der entwickelten Anwendungen in der Baupraxis und die Erweiterung der eigenen F&amp;E-Kapazitäten werden unterstützt.</p>