Geregelte Temperaturinduktion in Stahlbetontragwerke

Von:

Jens Löschmann

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In der Arbeit wird eine Methode zur Steuerung von Schnittgrößen durch geregelte Temperaturinduktion entwickelt und experimentell an Stahlbetonbalken validiert. Die Methode basiert darauf, dass Temperaturänderungen Dehnungen hervorrufen, aus denen Verformungen und bei Behinderung der freien Ausdehnung Zwangsschnittgrößen hervorgehen. Zur gezielten Temperaturinduktion in Betonbauteile werden Heiz- und Kühlsysteme entwickelt und technisch umgesetzt. Wesentliche Entwicklungspunkte sind die präzise Regelung der Bauteiltemperatur, die Minimierung thermischer Verluste und die Kombination von Systemen zur Erzielung vertikaler Temperaturgradienten. Zur Steuerung der aus den induzierten Temperaturfeldern hervorgehenden Schnittgrößen werden analytische und numerische Berechnungsverfahren für beliebige statisch unbestimmte Systeme sowie linear-elastisches und nichtlineares Materialverhalten abgeleitet. Mit der entwickelten Methode können grundsätzlich Beanspruchungen in Tragwerken neutralisiert, reduziert oder umgelagert werden. Eine praktische Umsetzung der Methode erfolgt bei der Herstellung sowie der Verstärkung von Tragwerken. Bei der abschnittsweisen Tragwerksherstellung, wie z. B. dem Freivorbau, ermöglicht Temperaturinduktion eine beliebige Umlagerung des aus dem Bauzustand eingeprägten Eigenlastmoments. Bei der Tragwerksverstärkung kann Temperaturinduktion eingesetzt werden, um nachträglich ergänzte Bewehrung vorzuspannen und für die Abtragung des Eigengewichts zu aktivieren. Beide Verfahren werden experimentell an Stahlbetonbalken validiert. Ergänzend erfolgen numerische Simulationsrechnungen zur Temperaturregelung unter ambienten Bedingungen. Sie zeigen die Machbarkeit der Methode an realmaßstäblichen Brücken und ermöglichen eine Abschätzung des Energiebedarfs.