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Wickelverstärkte Hybridrohre


Kurzvorstellung

Um mit Beton leicht bauen zu können, müssen neue Konstruktionskonzepte entwickelt werden, die die traditionellen Entwurfsprinzipien der Betonbauweise erweitern. Dies führt einerseits zu formoptimierten Konstruktionen (form follows force), andererseits aber auch zu neuen Kombinationen in der Materialauswahl im Sinne eines material follows force. Der Gedanke, beide Konstruktionsprinzipien auch unter dem Aspekt günstiger herstellungstechnischer Randbedingungen zu vereinen, bildet den Kerngedanken des SPP-Teilprojekts Wickelverstärkte Hybridrohre.

Das Ziel des Forschungsprojektes besteht in der Entwicklung einer material- und formoptimierten Konstruktionsweise für leichte Stabtragwerke aus wickelverstärkten Hybridrohren. Als Besonderheit dieser Konstruktionsweise wird jeder Komponente des Bauteilquerschnitts ein spezifischer Aufgabenbereich im Lastabtrag zugewiesen. Eine vergleichsweise dünne Kernschicht aus Hochleistungsbeton übernimmt als Hauptaufgabe die Funktion, die Längsdruckkräfte abzutragen. Dieser Betonkern ist innen und außen von einem Stahlblech umgeben. Diese Bleche erzeugen eine für die Bauteilduktilität notwendige Stützwirkung und dienen darüber hinaus als verlorene Schalung im Sinne einer vereinfachten Herstellung des Hohlprofils. Diese Stützwirkung ist dann besonders effektiv, wenn die äußere Schicht des Bauteilquerschnitts in Längsrichtung möglichst weich und in Umfangsrichtung möglichst steif ausgelegt wird. Ein solches anisotropes Materialverhalten kann besonders vorteilhaft durch den Einsatz von Faserkunststoffverbunden als Wickelverstärkung realisiert werden.

Aufbau eines wickelverstärkten Hybridrohres

Um Modelle zur Beschreibung des Tragverhaltens solcher wickelverstärkten Hybridrohre unter zentrischer und exzentrischer Normalkraft herzuleiten, sollen die drei maßgebenden Strukturkomponenten Betonkern, Stahlblech und Faserkunststoff-Wickelverstärkung in experimentellen und numerischen Untersuchungen variiert werden. Auf diese Weise sollen neuartige Leichtbaustrukturen aus Beton etabliert werden, die sogar ein geringeres Gewicht als vergleichbar tragfähige Stahlprofile aufweisen.

Projektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Ludger Lohaus
lohaus@baustoff.uni-hannover.de
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Bearbeiter/in:

Dipl.-Ing. Niklas Scholle
n.scholle@baustoff.uni-hannover.de
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Dipl.-Ing. Jan Markowski
j.markowski@baustoff.uni-hannover.de
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Projektlaufzeit:

von 11/2014 bis 10/2017

 

Veröffentlichungen

[1] Scholle, N.; Lohaus, L.; Lindschulte, N.: Hybrid tubes: material-adapted construction with ultra-high performance concrete. In: KIVI (Hrsg.): Future Visions – Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2015, 17.–20.8.2015 in Amsterdam (the Netherlands), paper No. IASS2015-527510, 12 S., ISBN (Electronic): 978-90-5363-042-6, 08/2015 (published on USB stick).