Carbonbeton (CRC) - Ausführung
Inhaltsverzeichnis
- D - 22 Fertigteildecke aus vorgespanntem Carbonbeton
- D - 21 Beheizbarer Carbonbeton für Flugbetriebsflächen
- D - 20 Studie zu beheizbaren Brücken
- D - 19 Optimierung beheizbarer Carbonbeton-Fertigteile
- D - 15 Konstruktive Details bei Carbonbeton
- D - 14 Entwurf und Berechnung von Carbonbetonbauteilen
- D - 11 Verankerung von gebogener Textilbewehrung
- D - 2 Verankerung, Verbindung und Übergreifung von FVK-Stäben
- D - 1 Sandwichkonstruktion aus Textilbeton
D - 22 Fertigteildecke aus vorgespanntem Carbonbeton
Ausführlicher Titel: Entwicklung einer schlanken, vorgespannten Fertigteildecke mit Carbongelegen
Spannbetonhohl- und vorgespannte TT-Decken sind sehr materialeffiziente und leichte Tragwerke und liefern einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit. Sie müssen dennoch die Anforderungen an die Dauerhaftigkeit, Gebrauchstauglichkeit, und Tragfähigkeit erfüllen. Im Hochbau sind zudem die Vorgaben an den Schal- und Brandschutz einzuhalten. Zurzeit kommen zur Vorspannung Spannstähle zum Einsatz. Eine Alternative stellen Carbongelege dar, die streifenweise vorgespannt werden können und im Vergleich zu Spannstahl dünnere Querschnitte, d. h. schlankere Gurte und Stege ermöglichen.
In der studentischen Arbeit soll eine möglichst ressourcen- und materialeffiziente, schlanke, technisch umsetzbare, vorgespannte Fertigteildecke unter Einsatz von Carbongelegen entwickelt werden. In einer Parameterstudie wird analysiert, welche Materialien und Geometrien für verschiedene praxisrelevante Anwendungsfälle am geeignetsten sind. Der Student wird durch das Architektur- und Ingenieurbüro Kahnt & Tietze, das u. a. innovative Bausysteme mit verschiedenen Partnern entwickelt, betreut. Ein Arbeitsplatz kann sowohl im Büro in Dresden als auch in Leipzig bereit gestellt werden.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Michael Frenzel
Kahnt & Tietze GmbH, Ammonstr. 72, 01067 Dresden
0341 39285 627
D - 21 Beheizbarer Carbonbeton für Flugbetriebsflächen
Ausführlicher Titel: Durchführung einer Optimierung beheizbarer Carbonbetonfertigteile für die statische Sanierung von Flugbetriebsflächen
Als Hersteller und ausführender Betrieb haben sich die STL Böden+Design GmbH und die STL Heizsysteme GmbH auf die Entwicklung und den Vertrieb hochbelastbarer, beheizbarer Böden spezialisiert. In der angebotenen Arbeit sollen infolge einer analytischen Nachweisführung mit eventuell daran angeschlossener Festkörpersimulation eine Verbesserung des strukturellen Aufbaus der Fertigteile erzielt werden. Diese soll dem praxisrelevanten Lastfall auf Flugbetriebsflächen angepasst werden. Ziel der Arbeit ist somit eine lastabhängige Bauteiloptimierung, die durch anschließende Laboruntersuchungen gestützt werden soll. In der Arbeit kann auf bereits vorausgegangene Untersuchungsergebnisse aufgebaut werden.
Teilaufgaben der Arbeit:
- Einarbeitung/Literaturrecherche in die Thematik hochbelastbarer Freiflächenheizungen
- Einarbeitung in die Regularien und Vorschriften zu Flugbetriebsflächen
- Bestimmung kritischer Strukturen in den Heizverbundsystemen
- Auswahl und Koordination geeigneter Laboruntersuchungen zur Erstellung einer möglichst breiten Datenlage
- Simulation zur Abschätzung kritischer Spannungen und Lastfälle innerhalb des Verbunds auf Grundlage der Daten
- Ausarbeitung von Konzepten zur Verbesserung der Bauteilstruktur
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Enrico Baumgärtel
0351 463 42631
Dr.-Ing. Chongjie Kang
0351 463 37305
D - 20 Studie zu beheizbaren Brücken
Ausführlicher Titel: Durchführung eines Planspiels zwischen einer konventionellen Hybridbrücke mit Oberflächenheizsystem und einer Brücke aus Carbonbetonmodulen mit integrierter Heizung
Als Hersteller und ausführender Betrieb haben sich die STL Böden+Design GmbH und die STL Heizsysteme GmbH auf die Entwicklung und den Vertrieb hochbelastbarer, beheizbarer Böden spezialisiert. Diese Arbeit basiert auf bereits getätigten Untersuchungen hinsichtlich der Machbarkeit zur Herstellung beheizbarer Fertigteile für den Einsatz als Oberflächensystem für Rad- und Fußgängerbrücken. Mit den vorhandenen Ergebnissen soll ein Planspiel durchgeführt werden, in welchem der Einsatz von konventionellen Betonfertigteilen mit Heizbeschichtung mit Carbonbeton-Fertigteilen mit integrierter Heizfunktion in Hybridbrücken technisch und wirtschaftlich miteinander verglichen werden soll. Zudem kann auf vorhandene Planungen konventioneller Hybridbrücken zurückgegriffen werden.
Teilaufgaben der Arbeit:
- Berechnung der von der Fertigungstechnik abhängigen Herstellungs- und Montagekosten der Brückenkonstruktionen (konventionell und aus Carbonbeton)
- Vergleich der verschiedenen Ausführungsvarianten
- Beurteilung der Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Enrico Baumgärtel
0351 463 42631
Dr.-Ing. Chongjie Kang
0351 463 37305
D - 19 Optimierung beheizbarer Carbonbeton-Fertigteile
Ausführlicher Titel: Durchführung einer Optimierung beheizbarer Carbonbetonfertigteile als modularer Bausatz für Rad- und Fußgängerbrücken
Als Hersteller und ausführender Betrieb haben sich die STL Böden+Design GmbH und die STL Heizsysteme GmbH auf die Entwicklung und den Vertrieb hochbelastbarer, beheizbarer Böden spezialisiert. In der angebotenen Arbeit sollen infolge einer analytischen Nachweisführung mit eventuell daran angeschlossener Festkörpersimulation eine Verbesserung des strukturellen Aufbaus der Fertigteile erzielt werden. Diese sollen dem praxisrelevanten Lastfall als modularer Bausatz für die Abdeckung von Hybridbrücken im Bereich von Rad- und Fußgängerbrücken angepasst werden. Als Vorhabenabschluss soll ein Prototyp auf seine Funktionsweise geprüft werden.
Teilaufgaben der Arbeit:
- Einarbeitung/Literaturrecherche in die Thematik und Regularien bezüglich Rad- und Fußgängerbrücken
- Lastorientierte Bauteiloptimierung der Fertigteile
- Ausarbeitung von Konzepten zur Verbesserung der Bauteilstruktur
- Auswahl und Umsetzung der Vorzugsvariante
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Enrico Baumgärtel
0351 463 42631
Dr.-Ing. Chongjie Kang
0351 463 37305
D - 15 Konstruktive Details bei Carbonbeton
Ausführlicher Titel: Konstruktive Ausbildung von Carbonbeton – theoretische und experimentelle Untersuchungen
Carbonbeton ist im Vergleich zum Stahlbeton ein noch relativ junger Baustoff. Aus diesem Grund müssen bei dem Entwurf und der Bemessung sowie der konstruktiven Umsetzung von Carbonbetonbauteilen noch teils grundlegende Fragestellungen beantwortet werden. Einige dieser grundlegenden Fragestellungen hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung von Carbonbetonbauteilen sollen im Rahmen dieser Arbeit beantwortet werden.
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Alexander Schumann
CARBOCON GmbH, Mohorner Str. 13, 01159 Dresden
0351 4820 5511
D - 14 Entwurf und Berechnung von Carbonbetonbauteilen
Ausführlicher Titel: Entwurf und Berechnung von Carbonbetonbauteilen für neue Anwendungsfelder
Carbonbeton hat sich mittlerweile aufgrund seiner zahlreichen positiven Eigenschaften schon in vielen Bereichen etabliert. So werden heutzutage u. a. Fassaden, Parkhäuser und Brücken aus Carbonbeton gebaut. Zusätzlich konnten mit Carbonbeton bereits eine Vielzahl an Gebäuden verstärkt oder wieder instandgesetzt werden. Dennoch ergeben sich für den innovativen Baustoff noch weitere Anwendungsfelder, die jedoch noch unbemerkt geblieben sind. Für einen dieser Anwendungsfälle sollen verschiedene Carbonbetonkonstruktionen entworfen, berechnet und konstruktiv umgesetzt werden.
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Alexander Schumann
CARBOCON GmbH, Mohorner Str. 13, 01159 Dresden
0351 4820 5511
D - 11 Verankerung von gebogener Textilbewehrung
Ausführlicher Titel: Analytische und experimentelle Betrachtung der Verankerungswirkung von gekrümmten Textilbewehrungen zur Verbesserung der Verbundeigenschaften von CarbonbetonAnalytische und experimentelle Betrachtung der Verankerungswirkung von 2-D gekrümmten Textilbewehrungen zur Verbesserung der Verbundeigenschaften von Carbonbeton
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Konzepte zur Formgestaltung von ebenen textilen Carbonfaserbewehrungen (carbonfaserverstärkter Kunststoff, CFK) im Endverankerungsbereich von Carbonbetonbauteilen ausgearbeitet werden. Diese Konzepte sollen es ermöglichen, auf einer möglichst kurzen Verankerungslänge die mechanischen Eigenschaften von CFK vollständig auszunutzen und ein frühzeitiges Versagen des Verbundes zu verhindern.
Es ist zunächst eine Literaturrecherche bezüglich des Materialverhaltens von CFK und Carbonbeton sowie zum Einfluss der Verankerungslänge von Bewehrung in Beton erforderlich. Darauf aufbauend sollen geometrische Formen konzipiert und nach Rücksprache mit dem Betreuer Verankerungsvarianten erarbeitet werden. Diese sollen im Anschluss miteinander verglichen und Vorzugsvarianten für die Experimente abgeleitet werden. Der Versuchsumfang wird während der Arbeit in Absprache mit dem Betreuer festgelegt. Anschließend sollen die Vorzugsgeometrien prototypisch in ein textiles CFK-Gelege eingebracht, diese in kleinformatige Betonproben eingebettet und experimentell untersucht werden. Den Abschluss bildet eine vergleichende Diskussion der Einflüsse auf die Verankerungslänge und des Versagensverhaltens.
Details zur Aufgabenstellung werden während der Bearbeitungszeit präzisiert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Berk Gündogdu
0351 463 39419
D - 2 Verankerung, Verbindung und Übergreifung von FVK-Stäben
Ausführlicher Titel: Verankerung, Verbindung und Übergreifung von Carbon- bzw. Basaltstäben mit Verankerungselementen
* in deutscher Sprache *
Übergreifungen sind im Stahlbetonbau ein allgemein angewendetes Konstruktionsprinzip. Bei der Übergreifung verschiedener nichtmetallischer Bewehrungen untereinander oder mit Betonstahl spielt die unterschiedliche Steifigkeit der materialien – E-Modul und Verbundverhalten – eine entscheidende Rolle. Anhand einer FE-Studie soll ein Übergreifungsmodell entwickelt werden. Das Modell wird anhand von Versuchen validiert. Anschließend wird das Verhalten verschiedener Materialkombinationen in Übergreifungs- und Verankerungsbereichen analysiert und vergleichend betrachtet.
* Vorkenntnisse in FE werden vorausgesetzt *
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
0351 463 32550
D - 1 Sandwichkonstruktion aus Textilbeton
Ausführlicher Titel: Möglichkeiten der Ausbildung und Dimensionierung von Sandwichkonstruktionen aus Textilbeton unter Berücksichtigung der konstruktiven Randbedingungen
* in deutscher Sprache *
In der Luftfahrt und der Automobilindustrie haben Sandwichkonstruktionen bereits seit lagem ihren Einzug gehalten, da der Leichtbau enorme Vorteile mit sich bringt oder gar zwingend erforderlich ist. Im Bauwesen in ist das bislang weniger der Fall. Mit Carbonbeton können relativ dünne Strukturen auch in Beton umgesetzt werden. Jedoch kann die Robustheit ein Problem darstellen. Ausgehend von Sandwichkonstruktionen sollen Robustheit und Leichtigkeit vereinigt werden. Gesucht ist die Umsetzung etablierter Bauteile mit ca. 1/3 des üblichen Betoneinsatzes. Als potentiell erfolgversprechende Bauteile erscheinen hier Deckenplatten und Wände, da sie den größten Anteil an der Baumasse haben. Neben den statischen Aspekten kommen hier auch die Bauphysik und v. a. die Frage nach der potentiellen Wirtschaftlichkeit und einfachen Anwendbarkeit zum Tragen.
Das konkret zu betrachtende Bauteil kann zwischen der Deckenplatte für ein Bürogebäude – also einer Spannweiter von ca. 7–9 m – oder der Decken- oder Bodenplatte für ein Tinyhouse – also in etwa Containergröße – variieren.
Sie sind eingeladen, Ihre Vorstellungen zum Thema mit einem Materialmix Ihrer Wahl für ein Bauteil Ihrer Wahl umzusetzen. Um alle Anforderungen an das Bauteil betrachten zu können, ist der Einsatz von einfachen Programmen zu Statik und zur Bauphysik, wie Wärmeschutz, Schallschutz und Klima, erforderlich.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
0351 463 32550