Viele Persönlichkeiten. Zwei Standorte. Eine BO.

Nachhaltiges Bauen und Produzieren

Dieser Forschungsschwerpunkt ist dem energieeffizienten Bauen, dem Bauen im Bestand, der Baustoffoptimierung - sowie der Weiterentwicklung von Produktionsverfahren und -anlagen unter Nachhaltigkeitsaspekten gewidmet. Die interdisziplinäre Initiative Building Information Modeling (BIM) verfolgt das Ziel, innovative Methoden und Technologien zu entwickeln und zu integrieren, um Abläufe entlang des Lebenszyklus von Bauwerken zu optimieren. Enge Verzahnungen mit den Bereichen "Industrie 4.0", Produktion und Logistik, "Internet of Things", "Smart Cities" und "SmartGrids" sind im Arbeitsgebiet gelebte Praxis.

Aktuelle Projekte

air-Kon-Matrizen – Aufblasbare, individuell geformte, ressourcenschonende und konfektionierbare Hohlkammer-Matrizen für die Herstellung von Leichtbaufundamenten

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert  und Thilo Schmidt, M.Sc.

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz [BMWK]

Laufzeit: 2022-2025

Das Verbundprojekt ‚air-Kon-Matrizen: Aufblasbare, individuell geformte, ressourcendschonende und konfektionierbare Hohlkammer-Matrizen für die Herstellung von Leichtbaufundamenten‘ wurde im Zuge der Initiative ‚Technologietransfer-Programm Leichtbau‘ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) bewilligt.

Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung maßkonfektionierter, aufblasbarer Hohlkammermatrizen, die in die Schalung von Fundamenten zwischen den Bewehrungslagen eingelegt werden und den Beton an den Stellen verdängen, an denen er für die Tragfähigkeit nicht benötigt wird. Ähnlich wie bei den bereits gängigen Hohlkörperdecken sollen dadurch bis zu 40 Prozent der Betonmenge eingespart werden. Durch die Verringerung des eingesetzten Betons kann der für die Herstellung und den Transport erforderliche Energieverbrauch erheblich reduziert und somit der damit einhergehende CO2-Ausstoß signifikant gesenkt werden.

Die Projektbearbeitung erfolgt durch die Verbundpartner

fischerwerke GmbH & Co. KG

Unidome Deutschland GmbH

Hochschule Bochum, Fachgebiet Massivbau

Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Massivbau

RWTH Aachen, Lehrstuhl und Institut für Baumanagement, Digitales Bauen und Robotik im Bauwesen

Das Fachgebiet Massivbau der Hochschule Bochum zeichnet dabei für die Formoptimierung der Hohlkammermatrizen sowie die rechnerischen Nachweise der Tragfähigkeit anhand nichtlinearer FEM-Simulationen verantwortlich. Die Entwicklung der Hohlkammerformen, die für die auftretenden Beanspruchungen und Fundamentdicken als optimal anzusehen sind, soll anhand eines Algorithmus basierend auf genetischer Programmierung erfolgen.

Eine schematische Abbildung einer ‚air-Kon-Fundamentplatte‘ unter üblicher Belastung mit maßkonfektionierten Hohlkammermatrizen zeigt die nachstehende Abbildung.

Illustration der air-Kon-Fundamentplatte
© Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert
Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

3DLight_OnSite

Projektleitung: Prof. Sven Pfeiffer

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Laufzeit: 2022-2025

Ziel des Vorhabens 3DLight_OnSite ist die CO2-Einsparung im Bauwesen durch Entwicklung eines durchgängig CO2-optimierten digitalisierten Workflows für die Fertigung multifunktionaler Leichtbauteile mit gradierten Bauteileigenschaften. Die Hauptinnovation liegt auf der Einführung einer Leichtbauweise im Bauwesen durch Konzeption, Entwicklung und Erprobung der In-Situ Fertigung im Bereich additiver Fertigung. Es werden Materialien und digitale Planungsmethoden für individualisierte, multifunktionale Leichtbauteile entwickelt, die robotergestützt additiv gefertigt werden. Das Projekt schließt die Lücke zwischen grundlegender Forschung und industrieller Anwendung, indem die Ergebnisse anhand von Referenzbauteilen aus der Praxis erprobt und validiert werden.

Weiterführender Link:

Onsiteprinting.de


ECOsights – Nachhaltiges Museum Detmold
Logo DBU-Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Projektleitung: Prof. Volker Huckemann

Fördermittelgeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt [DBU]

Laufzeit: 2019-2023

Museen gehören aufgrund strenger konservatorischer Anforderungen klimatechnisch generell zu den anspruchsvollen Gebäuden. Diese verleiten Planer und Investoren auch in heutigen Zeiten energiebewussten Ressourcenumgangs nachweislich oft dazu, betriebsenergetisch aufwändige haustechnische Lösungen mit hohen Sicherheitszuschlägen zu realisieren. Selbst ambitioniert geplante Museumsbauten verzeichnen einen vielfach höheren Primärenergieverbrauch als Gebäude ohne Anforderungen an Klimakonstanz.

Der Landschaftsverband Westfalen-Lippe (LWL) plant die Errichtung eines Eingangs- und Ausstellungsgebäudes für das Freilichtmuseum Detmold, das größte Freilichtmuseum Deutschlands. Maßgebendes Kriterium der Projektinitiatoren ist eine nachhaltige und lebenszykluskostenorientierte Gestaltung des Gebäudes. Für den Neubau des Freilichtmuseums Detmold soll ein in jeder Hinsicht beispielhaftes Gebäude mit herausragender Bedeutung, also Leuchtturmcharakter, für die Baukultur in der Bundesrepublik Deutschland entstehen. Zur Realisierung dieser Ziele sollen innerhalb unseres interdisziplinären Konsortiums, bestehend aus Architekten, Bauklimatikern, Energietechnikern, Bauphysikern und Bildungswissenschaftlern, ein neues, innovatives Museumskonzept entwickelt werden.

Innerhalb zweier Projektphasen sollen konkrete Vorgaben für die bauliche Hülle, die Baustoffwahl, die technische Ausstattung, das Energiekonzept und ein darauf aufbauendes Monitoring für den Neubau sowie Maßnahmen zur Wissensvermittlung erarbeitet, implementiert und auf Erfolg überprüft werden. In der Analysephase ist es das Ziel, einen Maßnahmenkatalog zu erarbeiten, der mit Blick auf die Ressourcen, die Bauklimatik, das Energiesystem und den Lebenszyklus von Materialien und Baustoffen, die Relevanz der einzelnen Bausteine quantifiziert und bewertet. Im Fokus dieser Phase liegen die Wechselwirkungen zwischen konservatorischen Anforderungen und Energiebedarf im Museumsneubau hinsichtlich ausgewählter aktiver, quasi passiver und passiver Maßnahmen. Ein Schwerpunkt liegt auf adaptiven Komponenten, die flexibel und bedarfsgerecht auf die raumklimatischen Toleranzgrenzen der Museumsgüter reagieren. Die Ergebnisse werden der Öffentlichkeit – insbesondere Planern und Investoren – nach Abschluss der ersten Projektphase zur Verfügung gestellt.
Neben dem technischen Fokus soll in der zweiten Phase auch ein Fokus auf die Wissensvermittlung zu nachhaltigem, ressourcenschonendem Bauen gelegt werden. Angesichts der generationen- und bildungsschichtenübergreifenden Besucherkreise des Freilichtmuseums Detmold hat das Museum einen hohen didaktischen Anspruch im Bereich der Museumspädagogik. Die Vermittlung dieser Werte sollte darüber hinaus auch durch die Gebäudegestaltung des Neubaus deutlich werden.

Weiterführende Links:

acms-architekten.de

lwl-freilichtmuseum-detmold.de

 


Netzwerk Building Information Modeling Mittleres Ruhrgebiet (BIM.Ruhr) – Bestandsmodelle und ihre Qualitätsbeschreibung im Kontext kommunaler BIM-Prozesse

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

 

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Dirk Eling

Fördermittelgeber: Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Laufzeit: 2020-2022 (verlängert)

Die Baubranche des Mittleren Ruhrgebiets und darüber hinaus steht aktuell vor einer Herausforderung einer vollständigen Digitalisierung ihrer gesamten Wertschöpfungskette. Zusätzlich besteht ein stark erhöhter Bedarf an Sanierungs- und Wohnungsbaumaßnahmen in der Metropole Ruhr und in der Region um Bochum, Herne und dem Kreis Recklinghausen. Um die Herausforderungen hinsichtlich der anstehenden Sanierungsaufgaben von Bestandsbauwerken in der Region möglich effizient, wirtschaftlich und nachhaltig zu bewältigen, bietet es sich an die Methode Building Information Modeling (BIM) einzusetzen.

Die BIM-Methode steht für eine transparente und effiziente Arbeitsweise aller Gewerke an einem dreidimensionalen Gesamtmodell (dem digitalen Zwilling) des Bauwerks von der Planung bzw. Bestandserfassung bis zur Facility Management (FM), Sanierungsmaßnahmen, Abbruch und ggf. Neubau. Das BIM-Modell besteht nicht nur aus geometrischer, sondern auch aus alphanummerischer Information und entsprechend den Anforderungen des Auftraggebers weist bestimmte Detaillierungsgenauigkeit der Geometrie und Informationstiefe auf. Eine standardisierte Vorgehensweise bei der Formulierung der Anforderungen an die Datenerfassung wie Vollständigkeit, Detaillierungstiefe, Informationsgehalt und Richtigkeit fehlt allerdings bisher. Ebenfalls bestehen Unklarheiten wie die Einbeziehung heterogen vorliegender Bestandsunterlagen erfolgen soll.

Der Fokus des BIM Instituts der Hochschule Bochum im Projekt BIM.Ruhr liegt auf den geodätischen Aspekten im BIM-Gesamtprozess. Dabei sollen mit wissenschaftlichen Methoden zwei übergeordnete Schwerpunkte behandelt werden:

- Erstellung von BIM-Bestandsmodellen auf Basis von Messungen und heterogenen Bestandsdaten sowie 

- Ableitung und Beschreibung von relevanten Metadaten hinsichtlich Qualität und Herkunft der Daten und deren Integration in das Bestandsmodell.

Die modellhafte Erforschung des Einsatzes der BIM-Methode an Bestandsbauwerken erfolgt anhand drei Pilotprojekte:

1. Infrastrukturbau/Sanierung: Drewer Brücke in Marl, Kreis Recklinghausen

2. Hochbau/Sanierung: Aula des Alice-Salomon-Berufskollegs in Bochum und

3. Infrastrukturbau/Ersatzneubau: Brücke Bielefelder Straße in Herne

Zusammen mit den Projektpartnern Universität Duisburg-Essen und dem Kreis Recklinghausen, strebt das BIM Institut der Hochschule Bochum im Projekt BIM.Ruhr die Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Baubranche an. Dabei soll das Wissen aus den Hochschulen in die Praxis transferiert werden. Das übergeordnete Ziel des Gesamtprojekts ist die Erarbeitung von Leitfäden und Handlungsanweisungen für die Bearbeitung von BIM-Projekten im Zusammenwirken von Kommunen und KMUs. Die Erkenntnisse aus BIM.Ruhr sollen als überregional sichtbare Best-Practice-Ergebnisse die Einführung und den Umgang mit BIM für Kommunen und KMUs erleichtern sowie diese zum Einsatz der BIM-Methode in eigene Projekte bestärken.

Weiterführende Links:

HSBO-Website

bim-ruhr.net


Piloteinsatz und Demonstration einer farbneutral-schaltenden innovativen Verglasung in einem Museum

Projektleitung: Prof. Volker Huckemann

Fördermittelgeber: Bundeswirtschaftsministerium (BMWi)

Laufzeit: 2020 - 2023

Um einen öffentlichen Zugang zu Wissen zu erschaffen, plant die Georg-August-Universität in Göttingen das „Forum Wissen“ als ein Lehr- und Forschungszentrum mit integriertem Museum. Seit Januar 2020 wird in diesem Zuge ein unter Denkmalschutz stehendes Universitätsgebäude aus dem 19. Jahrhundert ganzheitlich saniert und an die geplante neue Nutzung angepasst.

Der Gebäudebereich, welcher als Museum genutzt wird, weist besondere konservatorische Anforderungen an das Raumklima auf, welche bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Als Präventionsmaßnahme ist unter anderem ein passender Schutz vor solarer Einstrahlung vorgesehen, wobei für den Erhalt des historischen Erscheinungsbildes ein außenliegender Sonnenschutz nicht geeignet scheint. Die Sanierung beinhaltet daher den Einbau einer schaltbaren Verglasung der Firma Merck. Diese ermöglicht eine natürliche Farbwiedergabe im Gebäudeinneren und soll zudem zu einem geeigneten Raumklima sowohl für die Exponate als auch für die Besucher des Museums beitragen, wobei das ursprüngliche Erscheinungsbild des Gebäudes weitestgehend erhalten bleibt.

Das in dem Vorhaben integrierte Forschungsprojekt beinhaltet die Untersuchung des Piloteinsatzes der schaltbaren Verglasung in einem Museum. In diesem Zuge werden beispielsweise Ziele hinsichtlich des Erreichens der klimatischen Anforderungen sowie der energetischen Unterschiede zu klassischen Verschattungsmöglichkeiten verfolgt.

Die Zielerreichung erfolgt mithilfe einer thermischen Simulation. In diesem Zuge wird mit der Simulationssoftware TRNSYS ein Modell eines Museumsbereichs und damit auch ein Simulationsalgorithmus für die schaltbare Verglasung entwickelt. Das Simulationsmodell wird nachfolgend, basierend auf den Ergebnissen einer umfangreichen Bemessung der klimatischen und gebäudetechnischen Parameter über mehrere Monate, validiert. Anschließend kann das validierte Modell als Basis für die Untersuchung des Piloteinsatzes der schaltbaren Verglasung sowie der Optimierung des technischen Betriebs des Museums genutzt werden.

Weiterführender Link:

Universität Göttingen


Abgeschlossene Projekte

Cyber physische Roboter Interaktion (CyRobI)

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg

Fördermittelgeber: DFG

Laufzeit: 2016

Ziel des Forschungsvorhabens CyRobI ist die Entwicklung eines intendierenden Robotersystems. Ausgangspunkt dafür stellt die Formulierung eines Informationsmodells für ein generisches Robotersystem dar, das Informationen aus den vier zuvor genannten Schritten in ihrem Entstehungskontext ablegt und die weitere Informationsverarbeitung durch Korrelation, Aggregation und Analyse ermöglicht. Hierfür müssen folgende Forschungsfragen im Vorhaben beantwortet werden:

  • Welchen Beitrag können moderne, vernetzte Informations- und Kommunikationstechnologien sowie neuartige analytische Algorithmen für die Selbstbeschreibung eines Robotersystems liefern?
  • Wie kann ein selbstbeschreibungsfähiges Robotersystem für den Anwender einfach, flexibel und effizient nutzbar gemacht werden?
  • Wie ist der Informationsfluss und damit die Informations-Integration für die Maschine-Maschine und Mensch-Maschine Kommunikation zu realisieren?

Zur Erreichung der Ziele des Vorhabens und Beantwortung der Forschungsfragen gliedert sich das Projekt in drei Phasen. Zunächst sollen in der ersten Phase Anforderungen an das System erhoben werden und in eine Spezifikation überführt werden. In der zweiten Phase wird das einzusetzende Robotersystem entwickelt. Hierbei kommt zuerst der Aufbau der Systemarchitektur zum Einsatz, gefolgt von dem Informations-Integrations-Modell sowie der Einbindung zusätzlicher Sensorik. Das Informations-Integrations-Modell dient der formalen Selbstbeschreibung von Aufgaben und Funktionen sowie den Fähigkeiten des Roboters. Auf Basis dieses Modells werden die atomaren Funktionen zu höheren Fähigkeiten aggregiert und an die Umgebung kommuniziert. In der dritten Phase werden die Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Phasen eins und zwei in zwei Demonstratoren umgesetzt. In einer ersten Stufe wird ein Toy-Model Demonstrator für die Konzeptüberprüfung eingesetzt, um dann in einer zweiten Stufe einen auf Sechs-Achs-Industrie-Robotern basierenden Demonstrator umzusetzen.


Ressourcenschonende Reduktion von Bewehrungsstahl in Stahlbetonhochbaudecken

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert / Dr.-Ing. Andreas Dridiger

Fördermittelgeber: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung

Laufzeit: 2015-2018

Bei der Auslegung von Stahlbetonbauteilen ist neben der Tragfähigkeit auch die Gebrauchstauglichkeit sicherzustellen. In diesem Zusammenhang sind in Hochbaudecken u.a. die Rissbreiten zu begrenzen.

Der erforderliche Nachweis zur Rissbreitenbegrenzung kann grundsätzlich mit den in Eurocode 2 vorgegebenen Rechenverfahren erbracht werden. Von zentraler Bedeutung ist es dabei aber, die in dem Bauteil auftretenden Schnittgrößen wirklichkeitsnah abzuschätzen. Dies wird in vielen Fällen dadurch erschwert, dass zusätzlich zu den äußeren Lasten auch Zwangschnittgrößen (infolge von Temperaturänderungen und Schwinden des Betons) auftreten und dass die Größe dieser Zwangschnittgrößen stark von der Steifigkeit der Decke selbst und somit auch von der Größe der äußeren Lasten abhängen. Das Ziel des hier beschriebenen Forschungsprojektes war es, Rechenverfahren zu erarbeiten, mit deren Hilfe die zur Rissbreitenbeschränkung benötigte Zwanglängskraft in Stahlbetonhochbaudecken in guter Übereinstimmung mit der Wirklichkeit bestimmt werden kann.

Teil des Forschungsprojektes war ein umfangreiches Programm  experimenteller Untersuchungen, die im Labor der TU Kaiserslautern durchgeführt wurden. Alle anderen Teile des Projektes wurden an der Hochschule Bochum bearbeitet.

Anhand von Nachrechnungen der durchgeführten Versuche wurden zunächst die maßgebenden Eingangsparameter der verwendeten FEM-Modelle kalibriert. Mit diesen Modellen wurde dann eine Parameterstudie durchgeführt, mit deren Hilfe die wichtigsten Einflüsse auf die Zwanglängskräfte in Decken identifiziert werden konnten. Auf diese Weise konnte ein Verfahren zur Bestimmung der Zwanglängskraft in einachsig gespannten Einfeldplatten bei gleichzeitiger direkter Einwirkung entwickelt werden. Darüber hinaus konnte auch ein Verfahren entwickelt werden, mit dessen Hilfe die in mehrfeldrigen einachsig gespannten Deckenplatten wirkenden Zwangkräfte sehr wirklichkeitsnah abgeschätzt werden können.

Mit Hilfe der entwickelten Verfahren wird es in Zukunft möglich sein, die Zwangkräfte in Stahlbeton-Hochbaudecken deutlich wirklichkeitsnäher als bislang abzuschätzen. Hierdurch wird auch eine Einsparung von Bewehrung sowie eine an den tatsächlich wirkenden Kräften orientierte Verteilung derselben möglich.


Sichere Automatisierungstechnik für den demographischen Wandel

rojektleitung: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg

Fördermittelgeber: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

Laufzeit: 2016 - 2017

Projektkurzbeschreibung: 2011 wurde vom Sachverständigenrat die Expertise „Herausforderungen des demografischen Wandels“ veröffentlicht. Ziel der Expertise war es, Demografie und Wachstumspotenziale unter den Gesichtspunkten Arbeits-, Güter- und Finanzmärkte zu betrachten, ein Ergebnis ist, dass die Gesellschaft in Deutschland altert. Parallel zu der Entwicklung der Altersstruktur gibt es technologische Fortschritte im Bereich der Informationstechnik, die einen erheblichen Einfluss auf unsere Arbeitswelt haben werden. Die Erforschung der daraus erwachsenden gesellschaftlichen Potenziale erfordert zum einen, dass die Disziplinen der Mechatronik noch weiter zusammenwachsen und zum anderen, dass die Integration weiterer zumeist nicht technischer Disziplinen wie der Medizin oder der Sozialwissenschaften voranschreitet. In Deutschland wird diese Entwicklung mit „Industrie 4.0“ und in des USA mit „Cyber Physical Systems“ bezeichnet.

Auf der Grundlage der Leistungszuwächse der autonomen und teilautonomen technischen Systeme in den vergangenen 10 Jahren wird das Einsatzspektrum technischer Systeme im Allgemeinen und der Robotik im Speziellen stark erweitert. Die Dokumente „The German Standardization Roadmap“ und „A Roadmap for U.S. Robotics – From Internet to Robot“ zeigen auf, wie die Durchdringung von Berufs- und Privatleben von Robotik-Systemen, die auf einer starken Informationsvernetzung beruhen, geprägt wird. Damit Roboter im privaten wie dienstlichem Umfeld ältere Menschen unterstützen zum einen weiterhin selbstständig und produktiv tätig zu sein und zum anderen eine soziale Teilhabe ermöglichen, sind grundlegende Arbeiten in der Mensch-Maschine-Interaktion notwendig. Ein Roboter der in 20 Jahren ähnlich wie das Mobiltelefon heute unserer ständiger Begleiter wird, muss sich nicht nur im Bereich der Mechanik und Energieversorgung weiterentwickeln, sondern muss Intentionen von Menschen erkennen um diese zu unterstützen und muss über sein Verhalten Intentionen erkennen lassen um eine sichere Interaktion zu ermöglichen, die zu großen Teilen aus nonverbaler Kommunikation besteht. Hierfür muss ein Informationsmodell für die Robotik entwickelt werden, das atomare Fähigkeiten (rotatorische und translatorische Bewegungen) des Roboters zu komplexeren Fähigkeiten aggregiert und diese kontextsensitiv mit Strategien zur Funktionserfüllung verknüpft. Des Weiteren muss dieses Fähigkeits-Funktions-Mapping für den menschlichen Anwender transparent und nachvollziehbar ablaufen, damit tatsächlich Intentionen aus dem Vorgehen abgeleitet werden können.


Zweiachsig gespannte Hohlkörperdecken - Optimierung der Hohlkörperform und Entwicklung eines Bemessungskonzeptes

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert / Dipl.-Ing. Denis Busch, M. Sc.

Laufzeit: 2013-2019

Um die hohe Eigenlast von Stahlbetondecken zu reduzieren und somit bei gleicher Deckendicke größere Spannweiten zu erzielen, werden in den vergangenen Jahren verstärkt zweiachsig gespannte Hohlkörperdecken eingesetzt. Die einzigen Hohlkörperdecken-Systeme, welche derzeit über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik verfügen, sind die Systeme der Firma Heinze Cobiax Deutschland GmbH, bei denen kugel- oder ellipsoidförmige Hohlkörper verwendet werden. Der „Schwachpunkt“ solcher Hohlkörperdecken ist deren Querkrafttragfähigkeit. Um die Querkrafttragfähigkeit auf einfache und auf der sicheren Seite liegende Weise im Rahmen der Bemessung einer Decke nachzuweisen, wird sie für Decken mit kugelförmigen Hohlkörpern mit 55% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke angesetzt. Bei Verwendung der ellipsoidförmigen Hohlkörper wird pauschal eine Querkrafttragfähigkeit von 50% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke angenommen. Die Reduktion des Eigengewichtes der Decken durch die Hohlkörper beträgt 25% bzw. 30%.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden zwei Ziele verfolgt:

  1. Entwicklung von Hohlkörperformen, die bei einer Reduktion des Eigengewichtes von ca. 30% die Querkrafttragfähigkeit der Decke geringer reduzieren als kugel- oder ellipsoidförmige Hohlkörper.
  2. Erarbeitung eines Querkraftbemessungskonzeptes für Stahlbetonhohlkörperdecken, das die Querkrafttragfähigkeit besser prognostiziert, als dies die pauschale Reduktion der Querkrafttragfähigkeit im Vergleich zu einer Massivdecke erlaubt.

Im Rahmen der Optimierung der Hohlkörperform erwiesen sich kegelstumpfförmige Hohlkörper, welche in alternierender Weise in der Stahlbetondecke angeordnet werden, als optimal. Bei Anwendung dieser neuartigen Hohlkörper wurde bei einer Gewichtsreduktion von ca. 30% eine Querkrafttragfähigkeit in Höhe von ca. 70% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke erreicht. Die Ergebnisse der FEM-Berechnungen wurden im Rahmen von Bauteilversuchen im Maßstab 1:2 vollumfänglich bestätigt.

Zur Erarbeitung eines Bemessungskonzeptes für die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonhohlkörperdecken wurden zunächst die in der Literatur verfügbaren Bemessungskonzepte für Stahlbetonmassivdecken analysiert. Die in der Literatur verfügbaren Ansätze lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: empirische Modelle, zu denen u.a. das Modell, welches in der europäischen Bemessungsnorm DIN EN 1992 (EC2) verwendet wird, gehört und mechanisch begründete Modelle (beispielsweise das Modell von Görtz). Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird aufbauend auf bereits in der Literatur vorliegenden Modellen zunächst ein mechanisches Modell für die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit von Massivdecken entwickelt und dieses im Anschluss durch Modifikationen einzelner Parameter auf die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit von Hohlkörperdecken übertragen.