Zur Einleitung lokaler Lasten in dünnwandige Bauteile aus ultrahochfestem Faserfeinkornbeton mittels Implantaten

Mit der Entwicklung des ultrahochfesten Betons (UHFB) ergibt sich ein neuartiges Potenzial für die Herstellung und Anwendung dünnwandiger, frei zu formender Betonbauteile für Konstruktionen des Hoch-, Schalen- und Fassadenbaus. Zur Fügung von zumeist als Fertigbauteil hergestellten faserbewehrten UHFB-Bauteilen wurde im Rahmen der Arbeit eine punktuelle Fügetechnologie mittels Einbauteilen, sogenannten Implantaten, weiterentwickelt. Mit der Implantattechnik werden die Vorteile einer einfachen Montage, unkomplizierten Demontage sowie hervorragenden Rezyklierbarkeit vereint und gleichzeitig der spezifische Nachteil der punktuellen Fügung, das Auftreten von Spannungskonzentrationen im Bereich der Fügesteile berücksichtigt. Das vorgestellte Implantat besteht aus zwei miteinander verbundenen Stahlkomponenten, einer Zahnleiste und einem Fächer.
Die Lasteinleitung der für UHFB-Bauteile entwurfsdominierenden Drucklast erfolgt über die Zahnleiste. Infolge des fächerförmigen Eintrages der Drucklast entlang der Zahnleiste resultieren Querzugspannungen im Bauteil Diese Spannungen werden durch den Fächer kurzgeschlossen. Die Arbeit erläutert grundlegend die Entwicklung des Implantates und das resultierende Tragverhalten dünnwandiger Bauteile aus UHFB infolge der lokalen Einleitung von Druck-, Zug- und Querlasten mittels Implantaten. Der hierauf wirksame Einfluss konstruktiver, geometrischer und materieller Implantat- und Bauteilparameter wurde durch vergleichende numerische und experimentelle Untersuchungen ermittelt. Ein daran angepasster Modellansatz auf Grundlage der Elastizitätstheorie ermöglicht es, die Bauteiltragfähigkeit für die entwurfsdominierende Einleitung von Drucklasten mittels Implantaten zu ermitteln.

Quelle: Fraunhofer IRB 2016-674 / 2016(02):9006817