Leistungsfähigkeit von unterirdischen Betonstrukturen

Die Leistungsfähigkeit von unterirdischen Betonstrukturen ist für die lebenslange Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit von Bauwerken von entscheidender Bedeutung.

Projektbezeichnung Mehrstufige Forschung zur Leistungsfähigkeit von unterirdischen Betonstrukturen unter hoher Temperaturbelastung
Akronym
Koordinator
Projektpartner
Laufzeit 01. Mai 2020 – 30. April 2023
Fördergeber Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Nationale Naturwissenschaftliche Stiftung Chinas (NSFC)
Projektinhalt Die Leistungsfähigkeit von unterirdischen Betonstrukturen ist für die lebenslange Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit von Bauwerken von entscheidender Bedeutung. Diese Leistungsfähigkeit hängt sowohl von der Qualität der einzelnen Bestandteile als auch von ihrer Zusammensetzung innerhalb eines Betons ab. Das Forschungsprojekt konzentriert sich vor allem auf die Widerstandsfähigkeit unterirdischer Betonstrukturen unter Brandbelastung während der Bau- und Nutzungsphase. Die zur Simulierung der Mikrostrukturentwicklung von Beton im frühen Alter sowie des Qualitätsverlusts von Beton unter hohen Temperaturen erforderlichen Gleichungen für die chemische Hydratations- und Dehydratationsreaktionskinetik hängen stark von den einzigartigen Eigenschaften der Betonbestandteile und ihrer Reaktivität ab. Dabei ist auch der Einfluss von Gefügeveränderungen auf die Chlorideindringgeschwindigkeit zu berücksichtigen. Eine Validierung der Kinetik-Gleichungen für den Brandfall findet mithilfe thermoanalytischer Techniken und modernster mikrostruktureller Prüfmethoden statt. Um ein digitales Modell des repräsentativen Elementarvolumens (REV) von Beton auf verschiedenen Maßstabsebenen zu erstellen, wird ein 3D-Rekonstruktionsalgorithmus entwickelt. Mit Verfahren auf verschiedenen Skalenebenen, wie stochastisch-asymptotische Ausdehnungstechniken und Mikromechanik, wird ein konstitutives Gesetz für den Beton aufgestellt, das als Input für die makroskopische thermo-hygro-chemisch-mechanische Analyse von Stahlbetonelementen und -strukturen dient und mit den Versuchsergebnissen verglichen wird. Das Forschungsprojekt fördert das Verständnis der physikalischen Eigenschaften des Materialverhaltens und der strukturellen Reaktion von Beton, welche verschiedenen miteinander interagierenden Effekten unterliegt. Dieses Wissen kann für den Entwurf und den Bau von unterirdischen Konstruktionen in großem Umfang genutzt werden.