Aktuelle Forschungsprojekte
Aufgelistet sind alle Forschungsprojekte, die durch die Forschungsgeber finanziell gefördert werden.
- Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“, Düsseldorf
- Forschungsvereinigung für Stahlanwendung e.V. FOSTA, Düsseldorf
- Deutscher Ausschuss für Stahlbau DASt, Düsseldorf
- Research Fund for Coal and Steel RFCS (ECSC), Brüssel
- und viele mehr
Auch wird innerhalb der Forschungsprojekte mit einer Vielzahl von Industriepartnern zusammengearbeitet.
Dauerhafter Stahl- und Verbundbrückenbau aus nichtrostendem Stahl
Bei der Beurteilung von Neubauprojekten der Infrastruktur sind neben den Kosten für den Neubau die Lebenszykluskosten infolge Instandsetzung und Wartung ein wesentliches Kriterium. Bei Stahl- und Verbundbrücken mit einer prognostizierten Lebensdauer von 100 Jahren ist der Substanzverlust durch Korrosion einer der maßgebenden Faktoren für Instandsetzungsaufwendungen. Gängige Beschichtungssysteme mit einer mittleren Lebensdauer von 25 Jahren müssen daher mehrmals während der Lebensdauer des Bauwerks erneuert werden und führen somit zu hohen Unterhaltungskosten. Durch die Verwendung von nichtrostendem Stahl kann ein lebenslanger Korrosionsschutz gewährleistet werden, so dass die Lebenszykluskosten minimiert werden. Zudem haben die nahezu unveränderlichen Oberfläche und die damit verbundene gute Optik einen positiven Einfluss auf die architektonische Wirkung der Bauwerke.
Regalbau
Weltweit wird die Lagertechnik durch den boomenden Online-Handel und die begrenzten Flächenkapazitäten geprägt. Die technische Ausführung von Regalanlagen folgt der rasanten Entwicklung in der Logistik jedoch nur schleppend. Auch das Potential von modernen höchstfesten Stähle, die sich im Automobil- und Maschinenbau längst durchgesetzt haben, wird in der modernen Lagertechnik nicht ausgeschöpft, obwohl Fachbodenregale für den Einsatz von höchstfesten Stählen prädestiniert sind. Es fehlen bislang jedoch wissenschaftliche Untersuchungen.
Verbindungen im Stahlbau
Gleitfest vorgespannte Verbindungen sind reibschlüssige, schlupf- und verformungsarme Schraubverbindungen zur Übertragung von Scherkräften, die in Brücken, Windenergieanlagen, Türmen und Masten eingesetzt werden. Ihre Wirkungsweise wird von der Schraubenvorspannung und der Haftreibungszahl beeinflusst, die ihrerseits abhängig ist vom Oberflächenzustand der zu fügenden Bauteile (unbehandelt, gestrahlt, beschichtet). In F&E-Projekten des Automobil- und Maschinenbaus hat sich der Einsatz von reibbeiwerterhöhenden Scheiben („Friction shims“ bzw. „Friction discs“) zur Optimierung von GV-Verbindungen als effizient erwiesen, denn sie ermöglichen eine Übertragung erheblich größerer Scherkräfte/Drehmomente. Friction Shims sind runde, stählerne Scheiben (z.B. aus nichtrostendem Stahl 1.4301 oder Kaltband C60S/C75S) in Dicken von ca. 100 μm, auf die eine Nickelbeschichtung mit eingebetteten Diamanten aufgebracht wird. Werden die gelochten Friction Shims zwischen die Fügebauteile und um die Schrauben einer GV-Verbindungen positioniert, dringen die Diamanten bei Schraubenvorspannung in die Fügebauteile ein und erzeugen eine mikroskalige Verzahnung, was zu einer Erhöhung des Reibschlusses bzw. der Haftreibungszahl führt. Experimentelle Voruntersuchungen an GV-Verbindungen feuerverzinkter Stahlbauteile mit „Friction Shims“ an der TU Dortmund bestätigten die großen Vorteile der neuen Technik.
Viele Brückentragwerke in Deutschland weisen infolge der in den letzten Jahrzehnten extrem angestiegenen und nicht vorhersehbaren Verkehrsbelastung in Kombination mit der Altersstruktur wesentliche Defizite in der Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit auf. Bei den erforderlichen Instandsetzungsmaßnahmen an Stahlbrücken bietet die Anwendung von Injektionsschrauben eine zeit- und kostensparende Alternative zu den bisher üblichen Verfahren, da die schlupffreie Scher-Lochleibungsverbindung mit einfachen Mitteln herstellbar ist. Dazu wird der Hohlraum zwischen Schraube und Lochwand mit einem Zweikomponentenharz durch eine Bohrung in der Schraubengarnitur gefüllt. Für höhere Tragfähigkeiten ist eine kombinierte Anwendung mit zusätzlicher Vorspannung möglich. In Deutschland wurden Injektionsschrauben bisher nur bei einer einzigen Reparaturmaßnahme eingesetzt, in den Niederlanden und Portugal beispielsweise schon häufiger.
Fahrbahnübergänge
Modulare Dehnfugen-Konstruktionen sind essentielle Bestandteile von Straßenbrücken, mit denen die großen Verschiebungen der Brücken infolge Kriechen, Schwinden, Temperaturschwankungen und Verkehrsbelastungen ausgeglichen und der Bauwerksspalt zwischen Brückenende und Widerlager verkehrssicher überbrückt werden können. Modulare Dehnfugen sind bewegliche, trägerrostartige Stahlkonstruktionen mit aufliegenden, direkt befahrenen Lamellenträgern aus Stahl, die durch den zunehmenden Schwerlastverkehr schon heute maximal be- und überlastet werden. Auch die erhöhte Korrosivität durch Feuchte, Tausalz- und Sprühnebeleinfluss bereitet zunehmend Probleme. So sind zahlreiche Ermüdungs- und Korrosionsschäden an modularen Dehnfugen-Konstruktionen bekannt. Baustellen aufgrund von aufwendigen Instandsetzungsarbeiten prägen heute das Bild im nationalen Autobahn- und Straßennetz. Infolge der Fahrbahnverlegungen und Straßensperrungen folgen Staus und damit große volkswirtschaftliche Schäden.
Building Information Modeling
Der Zustand deutscher Brücken an Autobahnen und Bundesstraßen verschlechterte sich in den letzten Jahren kontinuierlich. Dabei hat das stetig wachsende Verkehrsaufkommen, begleitet durch ein nachhaltig gestiegenes Gesamtgewicht, insbesondere des Schwerlastverkehrs, die Brücken in Deutschland in der Vergangenheit zunehmend stark beansprucht. Daher ist es dringend notwendig, dass für Straßen- und Bahnbrücken im Bestand, aber auch für neugebaute oder in gutem Zustand befindliche Brücken, ein regelmäßiges Monitoring respektive eine in kurzen Abständen stattfindende Inspizierung, erfolgt. Nur damit kann erreicht werden, dass frühzeitig bautypische Schäden identifiziert werden und die Lebensdauer der Brücken vor dem Hintergrund der prognostizierten, weiter zunehmenden Verkehrsbelastung verlängert werden kann. Instandsetzungsmaßnahmen können so frühzeitig durchgeführt und damit in Summe sogar reduziert werden.