Textilverstärkte Betonkonstruktionen für Impaktbeanspruchungen (Impakt-Textilbeton-Konstruktionen): Schlussbericht zum IGF-Forschungsvorhaben zu IGF-Vorhaben Nr. 19009 BG
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Contributors
Abstract
Im erfolgreich durchgeführten Forschungsvorhaben 19009 BG stand die konzeptionelle Entwicklung von impaktorientiert ausgelegten Textilien und Textil-Beton-Verbunden, die unter Impakteinwirkungen mit Auftreffgeschwindigkeiten bis ca. 20 m/s und zugehörigen Dehnraten bis ca. 200 s-1 eine signifikant höhere Robustheit aufweisen, im Fokus. Hierfür wurden auf Basis von Untersuchungen von Impaktereignissen auf textilverstärkte Betonkonstruktionen Methoden und Technologien entwickelt, um das Verhalten der eingesetzten textilen und betonspezifischen Ausgangsmaterialien sowie deren Verbundmechanismen unter hohen Dehnraten zu eruieren, zu charakterisieren und aus diesen Kenntnissen eine gezielte Bemessung der Verstärkungsstrukturen abzuleiten.
Es wurden die Zieleigenschaften an die Textilbewehrungen und die Textil-Beton-Verbunde präzisiert. Darauf aufbauend wurden Anforderungsprofile für die zu entwickelnden Textilien, die Anlagen zu deren Herstellung (z. B. Multiaxialkettenwirkmaschine, Webmaschine) und die notwendige Messtechnik sowie Versuchsanlagen für Bauteiltests (z. B. Fallturmanlage am IMB und Hochgeschwindigkeitszugprüfmaschine am ITM) erstellt. Gleichzeitig wurden die Impaktorparameter, wie Geschwindigkeit, Masse und Geometrie, sowie die Prüfkörpergeometrien festgelegt.
Anschließend erfolgte die Charakterisierung des dehnratenabhängigen Verhaltens der festgelegten Fadenmaterialien in Faserlängsrichtung und der textilen Flächengebilde. Dazu wurden eine Messmethodik und mehrere Versuchsstände entwickelt und umgesetzt. Basisstrukturen aus unterschiedlichen Fadenmaterialien und textilen Flächengebilden wurden gefertigt, geprüft und bewertet. Aufbauend auf den Ergebnissen der Prüfungen von Flächengebilden und Textil-Beton-Verbunden wurden innovative, impaktorientiert ausgelegte Textilien entwickelt, gefertigt, geprüft und bewertet. Anschließend wurde die Basis für die Entwicklung eines KMU-tauglichen Ingenieurmodells gelegt. Durch die so geschaffene Grundlage wird die Weiterentwicklung und Verbesserung des Ingenieurmodells im Rahmen weiterer zukünftiger Forschungsprojekte ermöglicht.
Zusammenfassend wurden Handlungsempfehlungen und Entscheidungshilfen zur erfolgreichen Überführung der Forschungsergebnisse in die Industrie ausgearbeitet. Vor allem für die deutschen KMU stellt die erarbeitete Handlungsanweisung zur Entwicklung impaktresistenter Textilien und Textilbetonbauweisen ein wichtiges Werkzeug dar, um neuartige Produkte für die Märkte in der Textiltechnik und im Betonbau zu entwickeln und auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig zu bleiben.
Abschließend wurden die Ergebnisse des Forschungsvorhabens anhand eines Soll-Ist-Vergleichs aufgelistet. Die durchgeführten Arbeiten richteten sich auf die Umsetzung der in den Arbeitsschritten angestrebten Projektzielstellungen und entsprechen dem im Antrag skizzierten Lösungsweg. Diese geleisteten Arbeiten und die eingesetzten Mittel für Personal und Verbrauchsmaterial waren inhaltlich und in vollem Umfang angemessen und notwendig. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
Es wurden die Zieleigenschaften an die Textilbewehrungen und die Textil-Beton-Verbunde präzisiert. Darauf aufbauend wurden Anforderungsprofile für die zu entwickelnden Textilien, die Anlagen zu deren Herstellung (z. B. Multiaxialkettenwirkmaschine, Webmaschine) und die notwendige Messtechnik sowie Versuchsanlagen für Bauteiltests (z. B. Fallturmanlage am IMB und Hochgeschwindigkeitszugprüfmaschine am ITM) erstellt. Gleichzeitig wurden die Impaktorparameter, wie Geschwindigkeit, Masse und Geometrie, sowie die Prüfkörpergeometrien festgelegt.
Anschließend erfolgte die Charakterisierung des dehnratenabhängigen Verhaltens der festgelegten Fadenmaterialien in Faserlängsrichtung und der textilen Flächengebilde. Dazu wurden eine Messmethodik und mehrere Versuchsstände entwickelt und umgesetzt. Basisstrukturen aus unterschiedlichen Fadenmaterialien und textilen Flächengebilden wurden gefertigt, geprüft und bewertet. Aufbauend auf den Ergebnissen der Prüfungen von Flächengebilden und Textil-Beton-Verbunden wurden innovative, impaktorientiert ausgelegte Textilien entwickelt, gefertigt, geprüft und bewertet. Anschließend wurde die Basis für die Entwicklung eines KMU-tauglichen Ingenieurmodells gelegt. Durch die so geschaffene Grundlage wird die Weiterentwicklung und Verbesserung des Ingenieurmodells im Rahmen weiterer zukünftiger Forschungsprojekte ermöglicht.
Zusammenfassend wurden Handlungsempfehlungen und Entscheidungshilfen zur erfolgreichen Überführung der Forschungsergebnisse in die Industrie ausgearbeitet. Vor allem für die deutschen KMU stellt die erarbeitete Handlungsanweisung zur Entwicklung impaktresistenter Textilien und Textilbetonbauweisen ein wichtiges Werkzeug dar, um neuartige Produkte für die Märkte in der Textiltechnik und im Betonbau zu entwickeln und auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig zu bleiben.
Abschließend wurden die Ergebnisse des Forschungsvorhabens anhand eines Soll-Ist-Vergleichs aufgelistet. Die durchgeführten Arbeiten richteten sich auf die Umsetzung der in den Arbeitsschritten angestrebten Projektzielstellungen und entsprechen dem im Antrag skizzierten Lösungsweg. Diese geleisteten Arbeiten und die eingesetzten Mittel für Personal und Verbrauchsmaterial waren inhaltlich und in vollem Umfang angemessen und notwendig. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
Details
Original language | German |
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Number of pages | 138 |
Publication status | Published - 2019 |
Peer-reviewed | No |
External IDs
ORCID | /0000-0002-1596-7164/work/111044174 |
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ORCID | /0000-0003-2440-5670/work/142236532 |
ORCID | /0000-0003-3615-9980/work/173054300 |