Promotion Marina Stümpel

Am 23.09.2024 verteidigte Frau Marina Stümpel, M.Sc. erfolgreich ihre wissenschaftliche Arbeit im Rahmen des Promotionsverfahrens mit dem Thema „Gussknoten als Verbindungsmittel für modular vorgefertigte Fachwerkkonstruktionen aus Hochleistungsbeton“. Neben dem Vorsitzenden der Promotionskommission, Herrn Prof. Dr. Michael Kaliske, (TU Dresden), waren als Gutachter Herr Prof. Dr. Steffen Marx (TU Dresden),  Herr Prof. Dr. Nguyen Viet Tue (Technische Universität Graz) und Herr Prof. Dr. Stefan Löhnert (TU Dresden) anwesend. Als weiteres Mitglied der Promotionskommission war Frau Prof. Dr. Yvonne Ciupack (TU Dresden) anwesend.

Abstract:

Der Klimawandel und die zunehmende Ressourcenknappheit stellen das Bauwesen vor Herausforderungen, die bereits zu einem Umdenken in der Branche geführt haben. So wurden in den vergangenen Jahren umfangreiche Forschungsarbeiten im Bereich der Hochleistungswerkstoffe und zu neuen Tragwerkskonzepten durchgeführt, die Lösungsvorschläge für ein nachhaltiges Bauen liefern. Die Untersuchungen zeigen, dass der Schlüssel für ein nachhaltiges Bauen in der Kombination verschiedener Baustoffe sowie in der Verwendung vorgefertigter Elemente liegt.

Vor diesem Hintergrund wurde eine aufgelöste, modulare Fachwerkkonstruktion untersucht, die aus vorgefertigten, ultrahochfesten Stahlbetonrohren und dünnwandigen Gussknoten besteht. Die Verbindung zwischen den Gussknoten und den ultrahochfesten Stahlbetonrohren ist als vergossene Verbindung vorgesehen und bildet die Grundlage dieser Arbeit. Mit dem Ziel aufzunehmenden, mehraxialen Belastungen mit geringem Materialeinsatz kraftflussgerecht abzuleiten, konzentrieren sich die Untersuchungen neben der Entwicklung einer geeigneten Oberflächenprofilierung der Gussknoten auf die Kraftübertragung zwischen den Materialkomponenten sowie auf die Ableitung von Tragmechanismen für die neuartige Verbindung.

Um das Tragverhalten experimentell zu analysieren, wurde ein Versuchskonzept entwickelt, mit dem die Verbindung unter den maßgebenden Einwirkungen untersucht werden kann. In Druck- und Zugversuchen an plattenartigen Versuchskörpern konnte gezeigt werden, dass das Last-Verformungs-Verhalten der Verbindung von der Oberflächenprofilierung und der radialen Steifigkeit der Gussknoten sowie der Belastungsart beeinflusst wird. In großmaßstäblichen  Biegeversuchen konnte dagegen das Tragverhalten der Verbindungen unter Variation der Schubrippenanzahl und der Vergusslänge realitätsnaher untersucht werden.

Ergänzend wurden numerische Analysen durchgeführt, die es ermöglichen die in der Verbindung herrschenden Spannungszustände über die experimentellen Untersuchungen hinaus zu analysieren. Dazu wurden die numerischen Modelle zunächst anhand der Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen kalibriert. Unter Zugrundelegung des nichtlinearen Materialverhaltens des Vergussbetons und dem Kontaktverhalten zwischen den Komponenten sind die numerischen Modelle in der Lage das Last-Verformungs-Verhalten der Versuchskörper aus den experimentellen Untersuchungen abzubilden. Somit liefern die numerischen Modelle wichtige Erkenntnisse zu den Tragmechanismen in der Verbindung, die für zukünftige Bemessungsansätze herangezogen werden können.

Die Untersuchungen bestätigen die grundsätzliche Funktionstüchtigkeit des   vorgeschlagenen Konstruktionsprinzips und bilden eine wichtige Basis für weiterführende Forschungsarbeiten. Insgesamt bieten Gussknoten als Verbindungsmittel für modular vorgefertigte Fachwerkkonstruktionen aus Hochleistungsbeton das Potential zu leistungsfähigen Konstruktionen, die den Anforderungen des nachhaltigen Bauens gerecht werden.

Wir gratulieren Frau Marina Stümpel herzlich zum abgeschlossenen Promotionsverfahren und wünschen ihr alles erdenklich Gute und viel Erfolg für ihren weiteren Weg.