Carbonbeton - Ausführung
D - 22 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
E-Mail:
Telefon: 0341-39285 627
Ammonstr. 72
01067 Dresden
D - 21 Durchführung einer Optimierung beheizbarer Carbonbeton-Fertigteile 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 bezogen auf 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
Telefon: +49 351 463-42631
E-Mail:
Dr.-Ing. Chongjie Kang
Telefon: +49 351 463-37305
E-Mail:
D - 20 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 fertigungstechnisch abhängigen Herstellungs- und Monatgekosten der Brückenkonstruktionen (konventionell und aus Carbonbeton)
- Vergleich der verschiedenen Ausführungsvarianten
- Beurteilung der Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme
Ansprechpartner:
Dipl. Ing. Enrico Baumgärtel
Telefon: +49 351 463-42631
E-Mail:
Dr.-Ing. Chongjie Kang
Telefon: +49 351 463-37305
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D - 19 Durchführung einer Optimierung beheizbarer Carbonbeton-Fertigteile 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 Vorhabensabschluss 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
Telefon: +49 351 463-42631
E-Mail:
Dr.-Ing. Chongjie Kang
Telefon: +49 351 463-37305
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D - 15 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:
Dr.-Ing. Alexander Schumann
CARBOCON GmbH
E-Mail:
Telefon: 0351-48205511
Mohorner Str. 13
01159 Dresden
D - 14 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:
Dr.-Ing. Alexander Schumann
CARBOCON GmbH
E-Mail:
Telefon: 0351-48205511
Mohorner Str. 13
01159 Dresden
D - 11 Analytische und experimentelle Betrachtung der Verankerungswirkung von gekrümmten Textilbewehrungen zur Verbesserung der Verbundeigenschaften von Carbonbeton
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Konzepte zur Formgestaltung von ebenen textilen CFK-Bewehrungen im Endverankerungsbereich von Carbonbeton ausgearbeitet werden. Mithilfe derer sollen auf einer möglichst kurzen Verankerungslänge die mechanischen Eigenschaften von CFK vollständig ausgenutzt und ein frühzeitiges Versagen des Verbundes verhindert werden. Am Ende der Arbeit sollen verschiedene Geometrien vergleichend dargestellt und experimentell untersucht werden.
Es ist zunächst eine Literaturrecherche bezüglich des Materialverhaltens von CFK und Carbonbeton sowie dem Einfluss der Verankerungslänge von Bewehrung im Beton erforderlich. Aufbauend auf einer Recherche sollen geometrische Formen konzipiert und nach Rücksprache mit den Betreuern Verankerungsvarianten erarbeitet werden. Diese sollen im Anschluss miteinander verglichen und Vorzugsvarianten abgeleitet werden. Der Versuchsumfang wird während der Arbeit in Absprache mit den Betreuern festgelegt. Am Ende der Arbeit sollen diese Geometrien prototypisch in ein textiles CFK-Gelege eingebracht und anschließend Kleinstrukturen betoniert werden. Die hergestellten Probekörper sollen experimentell untersucht und deren Einflüsse auf die Verankerungslänge und das Versagensverhalten diskutiert werden.
Details zur Aufgabenstellung werden während der Bearbeitungszeit präzisiert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Berk Gündogdu
Telefon: 0351 463-39419
E-Mail:
D - 7 Einbauteile Carbonbetonfertigteile
Die Fertigteilbauweise zeichnet sich unter anderem durch eine hohe Maßgenauigkeit und Bauteilqualität sowie einen schnellen Baufortschritt aus. Voraussetzung für die Nutzung des modularen Bauens und dessen Vorteile sind jedoch geeignete Einbauteile zum Verbinden, Befestigen und Transportieren.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen zunächst Recherchen zu Einbauteilen im klassischen Stahlbetonbau durchgeführt werden. Hierbei sind vor allem die Funktionsweisen sowie Vor- und Nachteile der Systeme darzustellen. Im Anschluss ist ein Anforderungsprofil für Einbauteile - insbesondere Verbindungsmittel - filigraner Carbonbetonbauteile zu erarbeiten und Lösungsmöglichkeiten aufzustellen sowie deren Umsetzbarkeit im Hinblick auf bauphysikalische sowie statisch-konstruktive Kriterien zu Prüfen.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
Telefon: 0351 463-32550
E-Mail: Harald.Michler@tu-dresden.de
D - 4 Sandwichwand als Halbfertigteil aus Carbonbeton
Die Bauweise mit Stahlbetonhalbfertigteilen (Filigranelemente) ist vor allem im mehrgeschossigen Wohnungs- und Nichtwohnungsbau weit verbreitet. Auf Grund des hohen Vorfertigungsgrades und der geringen Montagezeit vor Ort ist das System nahezu konkurrenzlos. Jedoch sind vor allem auf Grund der aktuellen Entwicklungen modulare Gesamtbausysteme gefragt. Hierfür bietet auch diese Bauweise Produkte wie die Halbfertigteildoppelwand mit integrierter Dämmung (z. B. Syspro Thermowand) an. Jedoch sind diese Bauteile auf Grund der Mindestbetonüberdeckungen und Dämmstärken (EnEV) nicht in wirtschaftlich sinnvollen Wanddicken (d < 30 cm) produzierbar.
Das weltweit größte Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Bauwesen – das C³-Projekt – beschäftigt sich aktuell mit der flächendeckenden Markteinführung des Carbonbetons und so auch mit der Umsetzung von Halbfertigteilwandsystemen.
Im Rahmen der Projekt- oder Diplomarbeit ist zunächst der aktuelle Stand des Wissens zu Stahlbeton-Doppelwand-Bausystemen mit und ohne Dämm- und Ortbetonkern zusammenzutragen. Des Weiteren ist das Doppelwandelement aus Carbonbeton der Technischen Universität Dresden theoretisch und experimentell zu untersuchen. Als Ergebnis der Arbeit sollen die Bemessung der Verbindungsmittel und die Festlegung der Mindestschalenstärken der einzelnen Komponenten sowie die Anwendbarkeit des Systems und wesentliche Konstruktionsdetails Bestandteil der vorzulegenden Arbeit sein.
Ansprechpartner:
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Matthias Tietze, M.A.
Telefon: 0351 484 567 18
E-Mail:
D - 3 Optimierung einer Deckenplatte für die Containerbauweise
Im Rahmen eines durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) geförderten Projektes wurde an unserem Institut gezeigt, dass mit Carbonbeton leichte und schlanke Balkonbodenplatten alternativ zu herkömmlichen massiven Stahlbetonplatten hergestellt und berechnet werden können [1]. Dazu wurden im Zuge der Projektdurchführung Balkonbodenplatten bis zum Bruch belastet und das Tragverhalten intensiv untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass die entwickelte Struktur weitere Tragreserven aufweist und somit material- und ressourceneffizienter gestaltet werden kann. Um die carbonbewehrte Balkonplatte marktfähiger zu gestalten, soll im Rahmen der Diplomarbeit eine Optimierung und Bewertung der Platte hinsichtlich folgender Kriterien erfolgen:
- Konstruktion, Statik
- Architektur, Ästhetik
- Herstellungsaufwand
- Wirtschaftlichkeit
Am Ende der Arbeit steht ein Balkonplattenentwurf, der die Ansprüche aus der materialgerechten Gestaltung, Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit bestmöglich vereint.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing Harald Michler
Telefon: 0351 463-32550
E-Mail:
D - 2 Verankerung, Verbindung und Übergreifung von Carbon- bzw. Basaltstäben mit Verankerungselementen
Untersuchungen möglicher Füge- und Verankerungsmethoden für Carbon- bzw. Basaltstäbe. Schwerpunkt der Arbeit sind prinzipielle FE-Untersuchungen. Details werden in Abhängigkeit vom aktuellen Projektstand festgelegt.
Achtung: Vorkenntnisse in FE sowie selbstständige Arbeitsweise werden vorausgesetzt.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
Telefon: 0351 463 32550
E-Mail:
D - 1 Sandwichkonstruktion aus Textilbeton
Möglichkeiten der Ausbildung und Dimensionierung von Sandwichkonstruktionen aus Textilbeton unter Berücksichtigung der konstruktiven Randbedingungen.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
Telefon: 0351 463 32550
E-Mail: