Konstruktion und Optimierung von Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile aus ultrahochfestem Beton

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Zum kraft- und formschlüssigen Fügen von dünnwandigen, filigranen Betonfertigteilen eignen sich besonders kontinuierliche, flächige Verbindungen, die durch Verkleben erzielt werden können. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen möglichst einfach zu handhabende Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile konstruiert und optimiert werden. Die Verbindungen soll so ausgelegt werden, dass sie sowohl Beanspruchungen aus einzelnen Schnittgrößen als auch aus Schnittgrößenkombina-tionen übertragen können. Die einzelnen Parameter, die dabei untersucht werden sollen, sind im We-sentlichen die Klebefugengeometrie sowie die Oberflächenbeschaffenheit und Bewehrung der zu ver-klebenden Bauteile. Als Klebstoff soll in erster Linie ein hochfester mineralischer Mörtel, ein sog. Reactive-Powder-Concrete-Klebstoffe eingesetzt werden. Das Optimieren der Klebefugengeometrie und der Bewehrung in der Nähe der Fuge erfolgt mit Hilfe eines mathematisch fundierten integrierten Shape- und Topologie-Optimierungsverfahrens, wobei die Fugengeometrie sowie das Interface zwi-schen Beton und Bewehrung mit Level-Set-Funktionen beschrieben werden. Dieses Verfahren wurde ursprünglich zur Gewichtsreduktion von Gussteilen entwickelt und nutzt den topologischen Gradienten als Maß für die Sensitivität der Zielfunktion bzgl. der Größe einer Pore oder eines Risses in einem gegebenen Punkt im Bauteil. Auf der Basis der experimentellen und numerischen Untersuchungen sollen Entscheidungshilfen zur Fugengestaltung und ein ingenieurmäßiges Bemessungsmodell zur Berechnung der übertragbaren Schnittgrößen abgeleitet werden.