Mit der Verbundbauweise können wirtschaftliche und nachhaltige Bauwerke mit Hilfe von optimierten Querschnitten für Stützen, Träger und Deckenelemente realisiert werden. Diese Bauweise ermöglicht durch die sinnvolle Kombination verschiedener Baustoffe architektonisch anspruchsvolle Tragwerke und wird bei komplexen und hochbelasteten Konstruktionen, wie z.B. Hochhäusern, aber auch im sonstigen Hoch- , Brücken- und Ingenieurbau zunehmend eingesetzt. Während der Begriff Verbundbau grundsätzlich alle Tragwerke umfasst, bei denen mindestens zwei Materialien so kombiniert werden, dass die Materialeigenschaften des jeweiligen Werkstoffes maximal ausgenutzt werden, wird der Begriff in der Baupraxis am stärksten mit dem Stahl-Beton-Verbundbau assoziiert.
7 m langer Verbundträger - belasteter Zustand eines Durchlaufträgers (links) und 3D-FE-Modell eines Verbundträgers mit Stegöffnungen im Programm ABAQUS (rechts)
Am Institut für Massivbau der RWTH Aachen wird im Bereich des Verbundbaus intensiv geforscht, um die baupraktische Anwendbarkeit dieser Bauweise noch weiter zu steigern. Praktische Fragestellungen, wie z.B. die Bemessung von Verbundträgern mit großen Stegöffnungen oder das Minimieren der Bauteilhöhe von Verbundträger und -decken mithilfe hochfester Materialien und innovativer flachen Verbundmittel, sind Gegenstand aktueller Forschung. Der Einsatz hochfester Materialien außerhalb des Spektrums der zurzeit im Eurocode 4 zugelassenen Werkstoffen kann die Konkurrenzfähigkeit von Verbundquerschnitten deutlich erhöhen. Letzteres geht mit der Herleitung neuer Bemessungsmodelle einher, die eine möglichst effiziente und dennoch sichere Bemessung ermöglichen. In Kooperation mit anderen Instituten, insbesondere dem Institut für Stahlbau der RWTH Aachen, werden diese und andere offene Fragen aus dem Bereich des Verbundbaus anhand experimenteller und theoretischer Untersuchungen geklärt. Die Forschungsarbeiten werden hierbei zur Sicherung des Praxistransfers durch fundierte Gespräche mit erfahrenen Ingenieuren aus dem begleitenden Expertenkonsortium der Projekte unterstützt.
Zu den Aufgaben eines wissenschaftlichen Mitarbeiters/einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin im Bereich Verbundbau gehören unter anderem:
- Akquise von Forschungs- und Praxisprojekten inkl. Antragstellung
- Experimentelle Untersuchungen von klein- und großformatigen Verbundbauteilen
- Numerische Untersuchungen unter Verwendung von Finite-Elemente-Software
- Analytische Modellfindung und Ableitung von Bemessungsansätzen
- Methodenentwicklung zur Herstellung von innovativen Bauteilen, zur experimentellen Untersuchung und Auswertung von Versuchen
- Mitwirkung in Fachgremien und Arbeitskreisen zur Weiterentwicklung von Normen und technischen Regelwerken
- Vorstellung der Ergebnisse auf nationalen und internationalen Konferenzen und in Fachzeitschriften
- Mitwirkung in der Hochschullehre
„Angelina“ Verbundträger mit Öffnungen unter https://archello.com/product/angelina-beams (links) und Hochhaus in Verbundbauweise
(Foto: Prof. Terri Meyer Boake, University of Waterloo, Canada, rechts)
Projekte im Bereich Verbundbau:
https://www.imb.rwth-aachen.de/forschung/aktuelle-projekte/464-verbundbau-bemessungsmodell-3
https://www.imb.rwth-aachen.de/forschung/aktuelle-projekte/463-verbundbau-bemessungsmodell-2
https://www.imb.rwth-aachen.de/forschung/abgeschlossene-projekte/284-verbundbau-bemessungsmodell
https://www.imb.rwth-aachen.de/forschung/abgeschlossene-projekte/282-verbundbau-ermuedung