Kurzfassung
Verbundstützen bieten in Hoch- und Industriebauten eine schlanke und tragfähige Alternative zu massiven Betonstützen. Forschungen zeigen, dass hochfester Stahl die Tragfähigkeit dieser Stützen erhöht und zu effizienteren Strukturen beiträgt. Im Cluster HOCHFEST der FOSTA e.V. wurden verschiedene Konstruktionsformen von Hohlprofilverbundstützen entwickelt und ihre Tragfähigkeitsmechanismen untersucht.
Bisher fehlt jedoch die Grundlage eines einheitlichen Bemessungskonzepts für die untersuchten Hohlprofilverbundstützen. Um die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu konsolidieren und für den ingenieurpraktischen Einsatz noch offene Fragestellungen zu beantworten, wird dieses gemeinsame Forschungsprojekt durchgeführt. Ein wesentlicher Vorteil der Zusammenarbeit ist der wissenschaftliche Konsens von renommierten Forschungsstellen zu einer gemeinsamen Problemstellung.
Bisherige Bemessungsansätze nach EN 1994-1-1 zeigten sich als nicht ausreichend, um die neuen Konstruktionsformen unter Verwendung hochfester Stähle rechnerisch zu bemessen. Die Verwendung von Hochleistungswerkstoffen bringt neue Phänomene mit sich, die bei der Berechnung der Traglasten zu berücksichtigen sind. Daher sollen die Einflüsse dieser Stähle durch experimentelle Versuche quantifiziert und probabilistische Kenngrößen abgeleitet werden, um eine zuverlässige Bemessung zu ermöglichen. Zudem liegen bisher keine bzw. nur unzureichende Erkenntnisse bzgl. Einspanneffekten von Verbundstützen in Deckensystemen vor. Durch die Berücksichtigung dieser könnten Knicklängen und damit Schlankheiten reduziert und somit die Tragfähigkeitsreserven des eingesetzten Stahls effizient ausgenutzt werden.
Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines einheitlichen Bemessungsansatzes für neuartige betongefüllte Hohlprofilverbundstützen mit hochfestem Stahl bei Raumtemperatur sowie eines vereinfachten Nachweisverfahrens (Level 2) unter Brandbeanspruchung. Die Einflussparameter werden vereinheitlicht bestimmt und probabilistisch abgesichert.
Durch die angestrebten Ergebnisse wird die Berücksichtigung der besonderen Anforderungen neu entwickelter hochfester Verbundstützen ermöglicht und eine konsistente Bemessung erzielt. Damit werden Hemmnisse bei Planenden, Auftraggebenden und ausführenden Unternehmen abgebaut und die Möglichkeit geschaffen, hochleistungsfähige Verbundstützen einzusetzen. Durch die schlanken Bauweisen und effiziente Querschnittsausnutzung wird eine nachhaltige und ökonomische Alternative zu bisherigen Stützensystemen bereitgestellt.
Beteiligte Forschungsstellen
Universität Stuttgart
Institut für Konstruktion und Entwurf
Prof. Dr. sc. techn. habil. Markus Knobloch, Elisa Grimaldi M.Sc.
RWTH Aachen University
Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau
Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Jonas Nonn M.Sc.
Technische Universität München
Lehrstuhl für Metallbau
Prof.-Dr.-Ing. Martin Mensinger, Constantin Schwendner M.Sc.
Projektförderung
FOSTA e.V. , DLR Projektträger , Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Projektbeginn
01.10.2024
