Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Entwicklung einer ökologischen Straßenbrückenbauweise aus Holz und Beton mit kontinuierlichem Klebeverbund auf Basis (bio-) polymerer Reaktionsharzsysteme - Ein Beitrag zum Einsatz nachwachsender Rohstoffe für Verkehrsbauten

Anschrift
Bauhaus-Universität Weimar - Fakultät Bauingenieurwesen - Institut für Konstruktiven Ingenieurbau -Professur Holz- und Mauerwerksbau
99427 Weimar
Marienstr. 13 a
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Karl Rautenstrauch
Tel: +49 3643 584546
E-Mail: karl.rautenstrauch@bauing.uni-weimar.de
FKZ
22000612
Anfang
01.08.2012
Ende
31.12.2015
Aufgabenbeschreibung
Intension des Vorhabens ist die Schaffung technologischer Voraussetzungen für den effektiven Einsatz des nachwachsenden Rohstoffes Holz für Infrastrukturbauwerke. Dies soll durch die Entwicklung einer innovativen Fügetechnik für den Holz-Beton-Verbund (HBV)-Brückenbau auf Basis einer kontinuierlichen und nahezu schlupffreien Verbindung zwischen hölzernen Hauptträgern und Betonfahrbahnplatte erreicht werden. Zur Realisierung eines dauerhaften Klebeverbundes zum Holz, auch bei baupraktisch üblichen Toleranzen, soll die Eignung von Polymermörtelfugen untersucht werden. Es wird erwartet, dass hierdurch die positiven Materialeigenschaften beider Baustoffe noch besser ausgenutzt werden als dies bei HBV-Konstruktionen mit nachgiebigem Verbund möglich ist. Insgesamt sollen entscheidende Verbesserungen hinsichtlich Gesamtbiegesteifigkeit, Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit erzielt und so die Wirtschaftlichkeit und Konkurrenzfähigkeit deutlich verbessert werden. Geeignete biobasierte Harzsysteme sollen in die Untersuchungen explizit einbezogen werden. Zunächst erfolgt die Auswahl und Kennwertbestimmung geeigneter (bio-)polymerer Harzsysteme und Mörtelrezepturen sowie die Konzeption und Variantenauswahl geeigneter Fügetechniken. Anschließend sind experimentelle Untersuchungen (Verbund- und Biegeversuche) zum Kurz- und Langzeittragverhalten der Verbindung gestützt durch numerische Simulationen geplant. Abschließend soll ein Dimensionierungs- und Bemessungskonzept erarbeitet werden.
Ergebnisdarstellung
Grundintension des Vorhabens war die Schaffung technologischer Voraussetzungen für den effektiven Einsatz des nachwachsenden Rohstoffes Holz für Infrastrukturbauwerke. Bislang werden Straßenbrücken überwiegend energetisch hochaufwändig unter Verwendung von Beton und Stahl errichtet. Eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Möglichkeit den Baustoff Holz wieder verstärkt im Brückenbau einzusetzen und somit der Rohstoffverknappung entgegenzuwirken und die CO2-Emissionen auch im Verkehrsbausektor zu reduzieren, ist die Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV). Bei den bislang untersuchten HBV-Brückenbauweisen sind die mechanischen Verbundelemente i.d.R. diskontinuierlich in der Verbundfuge angeordnet (nachgiebiger Verbund). Ziel des Forschungsprojektes war es, die Klebetechnologie im HBV-Brückenbau einzusetzen, um eine leistungsfähigere Alternative zu Konstruktionen der Massivbauweise zu generieren. Der Schwerpunkt lag auf der Entwicklung einer baustellengeeigneten innovativen Fügetechnik, die es ermöglicht, eine kontinuierliche, weitestgehend schlupffreie kraftschlüssige Verbindung zwischen hölzernen Hauptträgern und Betonfahrbahnplatte herzustellen. Zur Realisierung eines dauerhaften Klebeverbundes zum Holz, auch bei baupraktisch üblichen Maßtoleranzen, wurde die Eignung mineralisch gefüllter Polymermörtelfugen untersucht. Die entwickelten Fügetechniken ermöglichen eine noch bessere Ausnutzung der positiven Materialeigenschaften der beiden Baustoffe als dies bei HBV-Konstruktionen mit nachgiebigem Verbund möglich ist. Insgesamt können so wesentliche Verbesserungen hinsichtlich Tragfähigkeit, Gesamtbiegesteifigkeit und duktilem Versagensmechanismus erzielt werden, sodass Straßenbrücken in HBV-Bauweise zugleich ökologisch nachhaltig und wirtschaftlich noch konkurrenzfähiger hergestellt werden können. Geeignete, am Markt verfügbare, biobasierte Harzsysteme sollten in die Untersuchungen einbezogen werden.

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