Leichte verformungsoptimierte Schalentragwerke aus mikrobewehrtem UHPC am Beispiel von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Mark; Professor Dr.-Ing. Jürgen Schnell
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198176582

Frei geformte Schalen aus hochfesten Feinkornbetonen (UHPC) mit Mikrobewehrung können extrem schlank und elegant ausgebildet sein. Sie erreichen nur wenige Zentimeter an Stärke und damit mini-malen Materialverbrauch bei hoher Herstellungseffizienz und Dauerhaftigkeit. Die außerordentliche Schlankheit bringt enge Restriktionen an Herstellung und Formen der Schalen mit sich, die grundle-gend nur interaktiv zwischen numerischer Entwurfsberechnung und dem Experiment zu erfüllen sind und zudem sämtliche Betrachtungsebenen vom Material zum System (Multilevel) beachten müssen. Ein besonders passendes Beispiel sind Schalen von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke, da an sie hohe, verschachtelte Anforderungen an Verformungsarmut und Langlebigkeit unter exponierten Umweltbedingungen gestellt werden und sie durch ihre außergewöhnlich große Wiederholung als Präzisionsfertigteil für Grundlagenuntersuchungen an Freiformen bis ins Detail geeignet sind.Ziel der stark interdisziplinär angelegten Forschungsarbeit ist die konsistente Entwicklung solcher strukturoptimierten Schalen aus UHPC in mehrebenigem Ansatz (Multilevel) streng nach dem Prinzip "form follows force", also nur geführt durch Kraftfluss und Verformungsrestriktionen. Dabei sind Optimierungen im Konzept, zur Schalenausbildung mit Aussteifungen und Details, Schwingungsunter-suchungen aus Windanregung und komplex nichtlineare Instabilitätsberechnungen vorgesehen und zwar in direkter Abstimmung auf minimierte Herstellungstoleranzen in Präzisionsschalungen, schwind-reduzierende Betontechnologie und neuartige Fertigung. Realistische Unschärfen in Geometrie, Mate-rial und Einwirkungen werden ermittelt und einbezogen, genauso wie Degradationseinflüsse über die Lebensdauer.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1542: Leicht Bauen mit Beton - Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien