DFG bewilligt neues Forschungsvorhaben „Leichte verformungsoptimierte Schalentragwerke aus mikrobewehrtem UHPC am Beispiel von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke“

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert damit das Gemeinschaftsprojekt in Kooperation mit Prof. Schnell (TU Kaiserslautern) im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogrammes 1542 „Leicht Bauen mit Beton“. Die Koordination des Schwerpunktprogrammes obliegt Prof. Manfred Curbach, TU Dresden. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der DLR - Institut für Solarforschung durchgeführt.
Das Forschungsvorhaben wird von Herrn Dr.-Ing. Patrick Forman bearbeitet.

Förderer

Zusammenfassung

Frei geformte Schalen aus hochfesten Feinkornbetonen (UHPC) mit Mikrobewehrung können extrem schlank und elegant ausgebildet sein. Sie erreichen nur wenige Zentimeter an Stärke und damit minimalen Materialverbrauch bei hoher Herstellungseffizienz und Dauerhaftigkeit. Die außerordentliche Schlankheit bringt enge Restriktionen an Herstellung und Formen der Schalen mit sich, die grundlegend nur interaktiv zwischen numerischer Entwurfsberechnung und dem Experiment zu erfüllen sind und zudem sämtliche Betrachtungsebenen vom Material zum System (Multilevel) beachten müssen. Ein besonders passendes Beispiel sind Schalen von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke, da an sie hohe, verschachtelte Anforderungen an Verformungsarmut und Langlebigkeit unter exponierten Umweltbedingungen gestellt werden und sie durch ihre außergewöhnlich große Wiederholung als Präzisionsfertigteil für Grundlagenuntersuchungen an Freiformen bis ins Detail geeignet sind.

Ziel der stark interdisziplinär angelegten Forschungsarbeit ist die konsistente Entwicklung solcher strukturoptimierten Schalen aus UHPC in mehrebenigem Ansatz (Multilevel) streng nach dem Prinzip "form follows force", also nur geführt durch Kraftfluss und Verformungsrestriktionen. Dabei sind Optimierungen im Konzept, zur Schalenausbildung mit Aussteifungen und Details, Schwingungsuntersuchungen aus Windanregung und komplex nichtlineare Instabilitätsberechnungen vorgesehen und zwar in direkter Abstimmung auf minimierte Herstellungstoleranzen in Präzisionsschalungen, schwindreduzierende Betontechnologie und neuartige Fertigung. Realistische Unschärfen in Geometrie, Material und Einwirkungen werden ermittelt und einbezogen, genauso wie Degradationseinflüsse über die Lebensdauer.