Das Projekt zielt darauf ab, den Transfer fortschrittlicher Technologien und moderner Ansätze klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauens zu beschleunigen und so dem Bausektor, der weltweit über ein Drittel der CO2-Emissionen direkt und indirekt verursacht, entsprechende Werkzeuge zur Unterstützung des europäischen „Green Deal“ in die Hand zu geben. Es wird sich auf die zentral-südöstliche Alpenregion konzentrieren und die Möglichkeiten analysieren, die moderne bestehende Technologien und fortschrittliche Ansätze für die Planung, den Bau, die Sanierung und das Up-Scaling von Bauwerken unter Umweltgesichtspunkten bieten. Das Projekt wird das Vorhandensein bestehender Hindernisse unterschiedlicher Art (z. B. rechtlicher, praktischer, wirtschaftlicher Art usw.) analysieren und moderne Lösungen zur Überwindung der bestehenden Hindernisse entwickeln. Darüber hinaus werden vergleichende Beispiele für die klimafreundliche Gestaltung von Bauwerken erarbeitet, sowohl konzeptionell als auch in Demonstrationstests, um ein Dokument mit Empfehlungen und Verfahren für umweltfreundliches Bauen zu erstellen. Schließlich werden Kurse und Seminare für Studenten, Praktiker und relevante Akteure entwickelt, um den Technologietransfer auch so weiter zu unterstützen.

Das Projekt zielt darauf ab, den Transfer fortschrittlicher Technologien und moderner Ansätze klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauens zu beschleunigen und so dem Bausektor, der weltweit über ein Drittel der CO2-Emissionen direkt und indirekt verursacht, entsprechende Werkzeuge zur Unterstützung des europäischen „Green Deal“ in die Hand zu geben. Es wird sich auf die zentral-südöstliche Alpenregion konzentrieren und die Möglichkeiten analysieren, die moderne bestehende Technologien und fortschrittliche Ansätze für die Planung, den Bau, die Sanierung und das Up-Scaling von Bauwerken unter Umweltgesichtspunkten bieten. Das Projekt wird das Vorhandensein bestehender Hindernisse unterschiedlicher Art (z. B. rechtlicher, praktischer, wirtschaftlicher Art usw.) analysieren und moderne Lösungen zur Überwindung der bestehenden Hindernisse entwickeln. Darüber hinaus werden vergleichende Beispiele für die klimafreundliche Gestaltung von Bauwerken erarbeitet, sowohl konzeptionell als auch in Demonstrationstests, um ein Dokument mit Empfehlungen und Verfahren für umweltfreundliches Bauen zu erstellen. Schließlich werden Kurse und Seminare für Studenten, Praktiker und relevante Akteure entwickelt, um den Technologietransfer auch so weiter zu unterstützen.

Das Projekt zielt darauf ab, den Transfer fortschrittlicher Technologien und moderner Ansätze klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauens zu beschleunigen und so dem Bausektor, der weltweit über ein Drittel der CO2-Emissionen direkt und indirekt verursacht, entsprechende Werkzeuge zur Unterstützung des europäischen „Green Deal“ in die Hand zu geben. Es wird sich auf die zentral-südöstliche Alpenregion konzentrieren und die Möglichkeiten analysieren, die moderne bestehende Technologien und fortschrittliche Ansätze für die Planung, den Bau, die Sanierung und das Up-Scaling von Bauwerken unter Umweltgesichtspunkten bieten. Das Projekt wird das Vorhandensein bestehender Hindernisse unterschiedlicher Art (z. B. rechtlicher, praktischer, wirtschaftlicher Art usw.) analysieren und moderne Lösungen zur Überwindung der bestehenden Hindernisse entwickeln. Darüber hinaus werden vergleichende Beispiele für die klimafreundliche Gestaltung von Bauwerken erarbeitet, sowohl konzeptionell als auch in Demonstrationstests, um ein Dokument mit Empfehlungen und Verfahren für umweltfreundliches Bauen zu erstellen. Schließlich werden Kurse und Seminare für Studenten, Praktiker und relevante Akteure entwickelt, um den Technologietransfer auch so weiter zu unterstützen.

Der Fokus des Projektes lag darauf, für bestehende Bauwerke geeignete Verstärkungsverfahren auf Basis performanceorientierter Kombinationen von hoch- und ultrahochfesten Betonen mit modernen Bewehrungstechnologien zu untersuchen und der österreichischen Bauindustrie zugänglich zu machen. Die Bewertung erfolgte unter den Aspekten Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Anwenderfreundlichkeit in der Applikation sowie den Kriterien einer nachhaltigen Ertüchtigung, inkludierend auch ökologische Gesichtspunkte.

Der Fokus des Projektes lag darauf, für bestehende Bauwerke geeignete Verstärkungsverfahren auf Basis performanceorientierter Kombinationen von hoch- und ultrahochfesten Betonen mit modernen Bewehrungstechnologien zu untersuchen und der österreichischen Bauindustrie zugänglich zu machen. Die Bewertung erfolgte unter den Aspekten Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Anwenderfreundlichkeit in der Applikation sowie den Kriterien einer nachhaltigen Ertüchtigung, inkludierend auch ökologische Gesichtspunkte.

Der Fokus des Projektes lag darauf, für bestehende Bauwerke geeignete Verstärkungsverfahren auf Basis performanceorientierter Kombinationen von hoch- und ultrahochfesten Betonen mit modernen Bewehrungstechnologien zu untersuchen und der österreichischen Bauindustrie zugänglich zu machen. Die Bewertung erfolgte unter den Aspekten Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Anwenderfreundlichkeit in der Applikation sowie den Kriterien einer nachhaltigen Ertüchtigung, inkludierend auch ökologische Gesichtspunkte.

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die wesentlichen Grundlagen für eine produktbezogene Substitution von Stahl durch Ultra High Performance Concrete (UHPC)bereitzustellen. Hiermit sollte ein wesentlicher Beitrag zum nachhaltigen Bauen geleistet werden, da Stahl in Bezug auf Kosten und CO2-Ausstoß deutlich intensiver ist als UHPC. Weiteres sollen vor allem in Österreich verfügbare Ausgangsstoffe und die Mikrostahlfasern der Firma Voestalpine CPA Filament GmbH verwendet werden. Um das Ziel zu erreichen, müssen neben der Werkstoffentwicklung, Fragen zu grundlegenden Themen wie die Einleitung der Vorspannkraft bei dünnen UHPC-Bauteilen, der Verbund zwischen Normalbeton und UHPC, die Verbindung von UHPC und Stahl, die Umschnürung von UHPC mittels Betonstahlbewehrung und die Schubtragfähigkeit von dünnwandigen vorgespannten Scheiben aus UHPC beantwortet werden. Eingehende Untersuchungen mittels nichtlinearer FE-Modellierung, Ingenieurmodellen und Modellversuchen sind hierfür geplant.

Flachdecken sind unterzugslose Decken, die direkt auf den Stützen aufgelagert sind. Im hochbeanspruchten Bereich der Stützen kann ein lokales Querkraftversagen auftreten. Gemeinsam mit der HALFEN GmbH wurden anknüpfend an das HiPerComp-Projekt Verbundeinbauteile aus ultrahochfestem Beton (UHPC) und HDB-Doppelkopfankern zur Verstärkung derartiger hochbeanspruchter Zonen in Flachdecken entwickelt. Zur Beurteilung der Wirksamkeit wurden neun Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten im Bereich einer Innenstütze durchgeführt. Alle Versuchskörper waren mit Doppelkopfankern als Durchstanzbewehrung versehen. In acht Platten war ein Einbauteil aus faserbewehrtem UHPC vorhanden, um die Druckzone am Stützenanschnitt zu verstärken. Die Einbauteile wurden mit zwei unterschiedlichen Außendurchmessern hergestellt und z.T. durch die Anordnung von Fugen zur Erhöhung der Flexibilität für die spätere Anwendung mehrteilig ausgeführt. In den Versuchen wurden höhere Bruchlasten erreicht als bei der Referenzplatte, die nur mit Doppelkopfankern als Durchstanzbewehrung versehen war.

Die jüngsten Forschungsaktivitäten im Bereich Monitoring konzentrieren sich hauptsächlich auf Prognoseverfahren, welche neben der reinen Sensortechnologie auf Technologien zur Datenanalyse und der Entwicklung von zuverlässigkeitsbasierenden Entscheidungshilfen beruhen. Durch die Erfassung des Bauwerkszustandes mittels gezielter Monitoringmaßnahmen, der Annahme der zukünftigen Belastungen und der Berücksichtigung von Erfahrungen über das Lebenszyklusverhalten anderer Bauwerke, lässt sich die zukünftige Zustandsentwicklung eines Bauwerks simulieren und somit die Restnutzungsdauer prognostizieren. Im Rahmen des Projektes erfolgt eine Analyse der Monitoringaufgaben in Bezug auf normenspezifische Grenzzustände sowie eine Optimierung ausgewählter Monitoringsysteme. Durch die Weiterentwicklung von Monitoring-Systemen kann zukünftig deren Potential für die Prognosemodelle besser ausgeschöpft werden. Mittels der erweiterten Monitoringsysteme können z.B. die Materialdegradationsprozesse noch besser überwacht bzw. Schädigungen umfassender identifiziert werden.

Untersuchungen zur Schubübertragung Alt-Neubeton mit hochfestem Neubeton

In den letzten 20-30 Jahren wurden mit Hilfe neuer Technologien, genauerer Kenntnisse des Werkstoffverhaltens und optimierter Herstellverfahren insbesondere im Betonbau, aber auch im Stahlbau, Hochleistungswerkstoffe mit auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnittenen spezifischen Eigenschaften entwickelt.

Diese ermöglichen neben materialsparenden Bauweisen eine ressourcenschonendere und – über erhöhte Dauerhaftigkeit, energieeffizientere Produktionsmethoden und reduzierte Umweltauswirkungen – nachhaltigere Wirkung als herkömmliche Werkstoffe. Dennoch ist festzustellen dass, gemessen am diesbezüglich vorhandenen Kenntnisstand, die Zahl konkreter Anwendungen gering ist.

Inhalt und Ziele: Der inhaltliche Hauptfokus des gegenständlichen Forschungsvorhabens liegt darin Hochleistungswerkstoffe wie hochfeste Betone (z.B. UHPC – Ultra High Performance Concrete) und hochfeste Stähle, die sich durch besonders günstige Festigkeitseigenschaften, Robustheit und Dauerhaftigkeit bei reduziertem Materialbedarf auszeichnen, mit konventionellen Werkstoffen wie auch untereinander zu verbinden und für neue Bauanwendungen in Form ausführungsreifer prototypischer Verbundbauteile nutzbar zu machen. Aus entwicklungsstrategischer Sicht sollen die an der FH Kärnten vorhandenen Kompetenzen verschiedener Fachbereiche in einem interdisziplinären Team gebündelt und mit dem gegenständlichen Aufbauvorhaben Ressourcen und Infrastruktur geschaffen werden, sodass ein künftiges Innovationszentrum für das „Bauen mit Hochleistungswerkstoffen“ als kompetente Anlaufstelle und Ansprechpartner für die Bauwirtschaft etabliert werden kann. Grundlage: Das geplante Projekt baut unter anderem auf Erkenntnissen von Forschungsarbeiten auf, die an der FH Kärnten teilweise in Kooperation mit Universitäten und Industriepartnern erfolgreich durchgeführt wurden und vor allem materialtechnologische Fragestellungen zur Entwicklung und Prüfung von UHPC sowie das "Verbinden", d.h. den Grenzflächenverbund, und das Tragverhalten von Verbindungsmitteln zum Thema hatten.

Methoden: Die Forschungsaktivitäten basieren auf experimentellen Untersuchungen im neu errichteten Prüflabor der FH Kärnten in Villach, die in einem ganzheitlichen Ansatz werkstoff- und herstellungstechnologische Analysen und insbesondere Bruchversuche an Bauteilen beinhalten. Parallel dazu sind analytische Betrachtungen und numerische Simulationen durchzuführen. Anwendungsorientierte Entwicklungsaufgaben sollen in Kooperation mit Wirtschaftspartnern erarbeitet und unter anderem in Diplomarbeiten abgehandelt werden.

Ergebnisse: Im Zuge des Forschungsprojekts werden durch Kombination von Hochleistungswerkstoffen dauerhafte und nachhaltige Anwendungen für den Neubau wie auch das Bauen im Bestand, insbesondere die Tragwerksertüchtigung, entwickelt. Damit einhergehend wird der Technologietransfer zu KMUs (Fertigteilerzeuger, Baustoffproduzenten, Stahlbauunternehmen) stimuliert. Die konkrete Umsetzung der entwickelten Anwendungen in der Baupraxis und die Erweiterung der eigenen F&E-Kapazitäten werden unterstützt.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte kam es zu einem kontinuierlichen Anstieg der Verkehrsbelastung auf Infrastrukturbauwerken. Parallel dazu wurden die Normen und Regelwerke laufend weiterentwickelt. Damit änderten sich sowohl die Anforderungen an die Planung von Brückentragwerken als auch die Rechenvorschriften, Nachweisformate und hinterlegten Ingenieurmodelle. Im Zuge dieses Projektes werden die bekannten Querkraftverstärkungsmethoden erhoben und evaluiert. Bislang liegen vielfach nur unzureichende Erfahrungen zum Beitrag bestehender Techniken auf das Gebrauchs- und Ermüdungstragverhalten vor. Außerdem kommt es im Zuge derartiger Baumaßnahmen meist zu Behinderungen im Verkehrsfluss, vielfach geht mit einer Verstärkung der Querkrafttragfähigkeit ein Eingreifen in die Oberseite der Tragstruktur einher.

Abscherversuche an prismenartigen Kleinkörpern zur Feststellung des Verbundes hochfester Beton - Normalbeton

Das Projekt verfolgt das übergeordnete Ziel, aufgrund des gezielten Kompetenz-, Kapazitäts- und Infrastrukturaufbaues das neue Forschungsfeld „Building Science“ aufzubauen und in weiterer Folge ein Innovationszentrum zu etablieren, welches die österreichische Bauwirtschaft im Rahmen der zukünftigen Herausforderungen umfassend mit entsprechender FEI-Kompetenz und Know-how Transfer unterstützen wird. Das Projekt beschäftigt sich mit den Kernbereichen Funktionstüchtigkeit und Dauerhaftigkeit der Gebäudehülle, Wechselwirkung und Einfluss der Gebäudehülle auf die Qualität der Innenräume sowie Bauprodukt- und Materialanalysen unter Berücksichtigung von Umwelteinflüssen. Im Rahmen des Projektes erfolgte die Errichtung eines Prüfstandes, welcher experimentelle Analysen sowie die bauphysikalische Untersuchung der Wirkungsweise neuer Bauteile, Materialien, Konstruktionen und Produkte im Freilandversuch ermöglicht. Dieser flexible Prüfstand ermöglicht es somit, Fassaden-, Steildachund Flachdach-Bauteile, etc. unter realen klimatischen Einflüssen im 1:1 Maßstab experimentell zu analysieren.

Im Auftrag des Stahlwerks Annahütte wurden Ermüdungsversuche an vier Betonbalken mit übergreifenden, gemufften Bewehrungsstählen der Güten SAS 500 und BSt 500 durchgeführt. Die Herstellung der vier balkenartigen Prüfkörper erfolgte im Baulabor der FH Kärnten. Die eingelegten Längsbewehrungsstäbe wurden mit aufgeklebten Dehnmessstreifen versehen. Nach Fertigstellung der Träger wurde in einem 4-Punkt Biegesetup das Ermüdungstragverhalten des Bewehrungsstoßes durch Aufbringen einer schwellenden Last mit einer Frequenz von bis zu 3,5 Hertz getestet. Hierbei variierte die Stahlspannung in der Längsbewehrung zwischen rund 125 und 325 N/mm², was etwa einem real zu erwartenden Gebrauchslastbereich entspricht. Während des Ermüdungsversuchs wurden laufend die relevanten Verschiebungen und Dehnungen bis zum Bruch aufgezeichnet. Mittels durchgeführter RILEMPullout- Tests wurden die Verbundfestigkeiten der Stähle verifiziert und das Programm komplettiert.

Die Verifikation des Verhaltens unter Gebrauchslasten ist für Stahlbetontragwerke ein erforderlicher Nachweis zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit der Lebensdauer. Systeme für den nachträglichen Bewehrungsanschluss wurden bislang nicht eigens betrachtet, da ETA-Zulassungen voraussetzen, dass in den einbetonierten Stäben mindestens gleichwertiges Tragverhalten nachgewiesen wird. Es wird das Bruchverhalten betrachtet. Konsequente Untersuchungen der Rissöffnungen in Kontaktfugen zwischen anbetonierten und bestehenden Bauteilen unter Verwendung nachträglich eingemörtelter Bewehrungsstäbe wurden noch nicht durchgeführt. Mit dem Ziel, kürzere Verankerungslängen als nach Eurocode2 erforderlich auch im Gebrauchszustand zu untersuchen, wurden experimentelle Untersuchungen zum nachträglichen Bewehrungsanschluss durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass eine sorgfältige Wahl der Kombination von Verbundmörtel – Stabdurchmesser bzw. -abstand die Voraussetzung darstellt, um die Anforderungen der Stahlbetonnormung erfüllen zu können.

Mit dem Projekt soll der Grundstein für ein interdisziplinäres FE-Cluster gelegt werden, welches sich mit der rechnerischen (FEM) und messtechnischen Erfassung (Prüfstand) von statischen und dynamischen Struktureigenschaften befasst. Die zu identifizierenden Strukturparameter, wie z.B. Verformungsgrößen, Eigenfrequenz usw., werden für die Strukturüberwachung oder die zerstörungsfreien Schadensdetektion benötigt. Mit diesem Projekt sollen die Kompetenzen der Fachgebiete Maschinenbau, Bauingenieurwesen und Systemengineering gekoppelt und erweiterte Dienstleistungen im Forschungsgebiet der Systemidentifikation und Structural Health Monitoring angeboten werden. Mit der neu geschaffenen Technologie können zukünftig neue innovative Materialien, Konstruktionen sowie Mess- und Analyseverfahren wissenschaftlich fundiert beurteilt, optimiert, weiter- bzw. neuentwickelt werden.

Die Finite Elemente Methode (FEM) bildet das Grundmodell für die Simulation von Strukturen im Maschinenbau und Bauwesen. Mit der Etablierung dieser Technologie sind neue Forschungsbereiche entstanden. Hierbei seien die neuen Möglichkeiten der rechnergestützten Strukturoptimierung und die Verfahren des Structural Health Monitoring (SHM) erwähnt. Dabei werden unter SHM jene Methoden zusammengefasst, welche kontinuierlich Anhaltspunkte über die Funktionsfähigkeit von Strukturen geben. Ziel des Projektes ist der Aufbau eines interdisziplinären FE-Clusters und dessen nachhaltige Verankerung durch Projekte in den Bereichen SHM und Strukturoptimierung. Durch die Bündelung unterschiedlicher Fachdisziplinen soll ein neuer F&E-Schwerpunkt aufgebaut werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eines Technologietransfers zwischen Maschinenbau, Bauingenieurwesen und Messtechnik. Des Weiteren ermöglicht die Kombination von FE-Simulation mit Hochleistungsmesstechnik die Möglichkeit der Entwicklung oder Verifizierung neuer innovativer Materialien und Bauteile bzw. optimierter Strukturen.

Nachträglich ergänzte Betonbauteile kommen in der Baupraxis häufig vor, sowohl im Fertigteilbau als auch im Zuge der Verstärkung von bestehenden Konstruktionen durch Aufbringen einer neuen Betonschicht. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden die Annahmen und Modellvorstellungen, die verschiedenen aktuellen Ansätzen zur Bemessung der Schubfugen zugrunde liegen, genauer betrachtet und analysiert.Im Zuge der Ausarbeitung des österreichischen NADs zur EN 1992-1-1 werden konkrete Anwendungsregeln entwickelt.

While the load bearing behavior of fastening systems in normal strength concrete (NSC) has been investigated comprehensively up to the derivation of design rules as per European and US American guidelines, anchorage in High Performance Concretes (HPC) has not yet been sufficiently analyzed. HPC in this context summarizes high strength (HSC) and ultra high strength concretes (UHPC) with compressive strengths of more than 60 up to 200N/mm².Anchor performance may be affected by the properties of HPC in several ways: Bonded anchorage systems with threaded rods introduce the tensile load via specific adhesion and mechanical micro keying. In HPC the average roughness of the borehole sidewalls tends to decrease, this effect in addition being increased as diamond drilling is used rather than hammer drilling the higher the concrete strength. The performance of bonded anchors may thereby be significantly reduced. Mechanical expansion anchors’ load bearing capacity on the other hand depends on the degree of concrete deformation during expansion of the anchor sleeve as the load is transferred through mechanical interlock and friction to the base material. Due to the smaller concrete deformability, pre-tensioning the anchor during installation might be more difficult in HPC, possibly leading to premature pull-out.Recently about 200 pull-out tests with various chemical anchors installed in HPC have been performed at the Carinthian University of Applied Sciences. The two different base materials in use were HSC with a cube compressive strength of about 110 N/mm² and UHPC at 200 N/mm². Adhesive bonding of the mortars as well as the concrete properties possibly affecting the anchor performance have been investigated. The tests revealed that not all fastening systems are suitable for use in HPC. Chemical anchors with low adhesive bonding might behave unsatisfactorily whereas high bond mortars usually will be suitable for application in HPC.

Wenn an bestehende Stahlbetonbauteile neue Tragwerksabschnitte kraftschlüssig angeschlossen werden müssen, kann dies durch nachträgliches Einmörteln der anzuschließenden Bewehrungsstäbe erfolgen. Die konstruktive Durchbildung der Verankerung nachträglich eingemörtelter Bewehrungsstäbe orientiert sich an den Regelungen der in den Stahlbetonnormen abgedeckten Standardfälle, wobei durch die nachträgliche Applikation verschiedenste Besonderheiten zu beachten sind.Der Verbund des Injektionsmörtels mit dem Untergrund wird von den Betoneigenschaften beeinflusst, sodass sich in hochfestem Beton ein anderes Tragverhalten als im Normalbeton ergeben kann.

The load bearing behavior of anchorages in high performance concrete (HPC) has not yet been sufficiently investigated as is the case with Normal Strength Concrete (NSC). The characteristics of HPC can lead to significant differences in fastening performance. Splitting tests and direct tension tests have been performed with different high strength and fiber-reinforced ultra high strength concretes with cube strengths of up to 209 N/mm². For bonded anchors, the adhesive behavior may be significantly influenced by the concrete composition due to the decreasing porosity. Pull-off tests from smooth concrete surfaces with various types of injection mortars indicate that high-bond organic mortars may perform satisfactory in HPC also in smooth boreholes, whereas cement-based mortars might behave even worse in HPC than in NSC.