Abschlussarbeiten (Bachelor und Master)

Für die Anfertigung von Abschlussarbeiten werden folgende Downloads zur Verfügung gestellt. Es wird dringend empfohlen, diese bei Erstellung einer Abschlussarbeit am KIT Stahl- und Leichtbau zu beachten bzw. zu verwenden.

Themenbereiche

Abschlussarbeiten können u.a. in den aufgeführten Themenbereichen angefertigt werden, wobei die Beschreibungen als Anregung dienen sollen und Grundlage für die konkrete Ausformulierung einer Aufgabenstellung in Abstimmung mit dem Betreuer sind. Weitere Themenvorschläge können Sie bei unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erfragen.

Automatisierte integrale Bewertung von Straßenbrücken

IntegBridge AbschlussarbeitZiel ist es bei der Planung von Straßenbrücken die standortspezifisch ganzheitlich sinnvollste Variante zu finden. Hierfür müssen für jede Planungsvariante die ökonomischen, ökologischen und volkswirtschaftlichen Auswirkungen berechnet werden. In diesem Forschungsgebiet wird daran gearbeitet durch eine Verknüpfung von Building Information Modeling (BIM), Elementkatalogen mit vorbilanzierten Brückenkomponenten und externen Datenbanken die ganzheitliche Bewertung soweit zu automatisieren, dass sie als Planungswerkzeug in der Praxis Anwendung findet. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Vergleichsanalysen von Nachhaltigkeits-Bewertungssystemen
  • Meta-Analysen zu Lebenszykluskosten und externen Kosten
  • Entwicklung von generischen Kostenkennzahlen und Ökobilanzen auf Bauteilebene
  • Algorithmen zur Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen 
  • Verknüpfung von Datenbanken und Bauteilkatalogen

Ansprechpartner: Matthias Müller, M.Sc.
 

Ermüdungsverhalten stahlbautypischer Kerbdetails

Der aktuelle Kerbfallkatalog nach DIN EN 1993-1-9 basiert größtenteils auf Versuchsdaten aus den 1960er bis -80er Jahren. Im Rahmen eines kürzlich abgeschlossen Forschungsvorhabens, in welchem es um die Aufarbeitung, systematische Erfassung und Neuauswertung dieser Ermüdungsversuchsdaten ging, wurden einige Lücken sowie Verbesserungspotentiale aufgedeckt. Am Beispiel der Kerbdetails zur Längsnaht sollen Fertigungseinflüsse anhand unterschiedlicher Ausführungsvarianten mit modernen Methoden neu bewertet werden. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Globale / Lokale Ermüdungsnachweiskonzepte
  • Re-Evaluierung von Versuchsdaten unter Berücksichtigung neuer numerischer Methoden
  • Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen 
  • Erfassung und Archivierung relevanter Einflussgrößen bei Ermüdungsversuchen

Ansprechpartner: Benjamin Seyfried, M.Sc.
 

Hochfeste Hohlprofile - Materialcharakterisierung

Fachwerke aus direkt verschweißten Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung werden in vielen Bereichen des Hochbaus sowie der Infrastruktur eingesetzt. Der Einsatz von hochfesten Stählen ermöglicht schlankere bzw. leichtere Konstruktionen bei reduzierten Querschnittswerten.
Hochfester Stahl weist im Gegensatz zu normalfestem Stahl eine deutlich verminderte Bruchdehnung auf, was spröde Versagensformen in Hohlprofilknoten begünstigt. Um numerische Berechnungen an hochfesten Hohlprofilknoten durchführen zu können, müssen umfangreiche Untersuchungen zur Materialcharakterisierung der hochfesten Stähle durchgeführt werden.
Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Grundlagen- und Literaturrecherche zum jeweiligen Thema
  • Begleitung und Auswertung von Versuchen zur Materialcharakterisierung und zur Bestimmung einer Schädigungskurve
  • Numerische Untersuchungen zum mehraxialen Spannungszustand von hochfesten Hohlprofilknoten

Ansprechpartner: Adrian Münch, M.Sc.

Holz-Stahl-Hybrid-Bauweisen

Um die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, muss das Bauwesen als rohstoffintensiver Wirtschaftsbereich einen erheblichen Beitrag leisten. Das Bauen mit Holz ist hierbei ein wichtiger Bestandteil. Der Einsatz von Holz ist jedoch aktuell insbesondere bei Büro- und Verwaltungsgebäuden limitiert, da sich große Spannweiten in reiner Holzbauweise nur mit unwirtschaftlichen Träger- bzw. Deckenhöhen realisieren lassen. Deshalb sollen hybride Holz-Stahl-Bauweisen entwickelt werden. Am Beispiel eines Biegeträger lässt sich so im Vergleich zu einem reinen Holzträger mit einem hybriden Stahl-Holz-Träger eine weitaus größere Steifigkeit bei gleichen Querschnittsabmessungen und mäßiger Gewichtserhöhung realisieren. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Begleitung und Auswertung von Versuchen zur Tragfähigkeit und Beständigkeit von Holz-Stahl-Hybrid-Bauteilen
  • Numerische Untersuchungen an Holz-Stahl-Hybrid-Bauteilen

Ansprechpartner: Peter Haase, M.Sc.
 

Klebverbindungen im Offshore-Bereich

Die Offshore-Windenergie soll einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Um dies zu realisieren, sind neue Konstruktionsansätze und  Lösungen gefragt. Die Anwendung der Klebtechnik im Offshore-Bereich bietet ein großes Innovationspotential. Zur Einführung der Klebtechnik im Offshore-Bereich werden an der Versuchsanstalt in verschiedenen Forschungsprojekten neuartige Verbindungen entwickelt und optimiert. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Numerische Untersuchungen zur Analyse und Optimierung geklebter Stahlverbindungen im Offshore-Bereich
  • Begleitung und Auswertung von Versuchen zur Tragfähigkeit und Beständigkeit unter den offshore vorherrschenden Randbedingungen
  • Entwicklung von Fertigungskonzepten, insbesondere für die Anwendung auf hoher See und unter Wasser

Ansprechpartner: Jakob Boretzki, M.Sc.
 

Korrosionsschutz im Stahl- und Leichtbau

Stahl ist ein vielseitig einsetzbarer Werkstoff und ist im Bauwesen sowohl
für Neubauten als auch für Bauwerksertüchtigungen unverzichtbar. Den
natürlichen Witterungsbedingungen ausgesetzt, korrodiert der ungeschützte
Baustahl und wird zersetzt und abgetragen. Um die Funktionalität und
Standsicherheit von Bauwerken und Bauteilen aus Stahl langfristig
sicherzustellen, müssen diese gegen Korrosion geschützt werden. Der
Korrosionsschutz kann durch Beschichten, Passivieren, einen kathodischen
Schutz oder Kombination dieser Schutzmechanismen erfolgen.
Den immer strengeren Umweltschutzanforderungen aber auch den neuen
Entwicklungen und Fertigungsverfahren geschuldet, werden im Stahl- und
Leichtbau derzeit neue Beschichtungssysteme und Applikationsverfahren
entwickelt. Die Eignung dieser und deren Korrosionswiderstand werden in
Forschungs- und Entwicklungsprojekten an der Versuchsanstalt geprüft.
Nicht selten ist es erforderlich die dazu erforderlichen Prüfverfahren zu
entwickeln. Zu diesen Themen können Fragestellungen bearbeitet werden.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Alexander Britner

Laserstrahlschweißen von ultrahochfesten Feinkornbaustählen

Ultrahochfeste Feinkornbaustähle erzielen bereits nominelle Streckgrenzen von bis zu 1.300 MPa. Diese kommen vorzugsweise im Mobilkranbau, Spezialfahrzeugbau sowie weiteren Branchen mit höchsten Anforderungen an die Traglast bei gleichzeitig geringem Eigengewicht der Bauteile zum Einsatz. Aufgrund der werkstoffspezifischen Besonderheiten sind Schweißverbindungen eine Herausforderung. Insbesondere neuartige Laserstrahlschweißverfahren zeigen hierzu vielversprechende Ergebnisse. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Studie zum Anwendungspotential im Bauwesen
  • Experimentelle und numerische Charakterisierung der Schweißverbindungen
  • Statische Festigkeit / Kurzeitfestigkeit / Langzeitfestigkeit
  • Bemessungskonzepte (lineares / nichtlineares Werkstoffverhalten)

Ansprechpartner: Benjamin Seyfried, M.Sc.
 

Metallleichtbau in Erdbebengebieten

Bei vergangenen Erdbeben haben Gebäudehüllen in Metallleichtbauweise wiederholt ein gutmütiges Tragverhalten mit wenigen gravierenden Schäden gezeigt. Die Grundlagen für die Bestimmung des Trag- und Verformungsverhaltens von Dach- und Fassadenelementen aus Metall bei Erdbebenbeanspruchung sollen im Rahmen eines Forschungsprojekts erweitert werden. Hierbei soll das Zusammenwirken von Gebäudehülle und Tragkonstruktion unter den Aspekten Sicherheit und Erhaltung der Funktionsfähigkeit untersucht werden. Es sollen erstmalig experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen neben dem Tragverhalten auch der Grad der Funktionsfähigkeit bestimmt wird. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Begleitung / Auswertung von Versuchen zur Untersuchung des Last-Verformungsverhalten von zyklisch beanspruchten Verbindungen aus dem Metallleichtbau in Erdbebengebieten.
  • Untersuchungen durch Messungen an realen Gebäuden. 
  • Numerische Untersuchungen an geschraubten Verbindungen mit Metallleichtbauschrauben und Trapezprofilen oder Sandwichelementen.
  • Entwicklung von Bemessungsansätzen.

Ansprechpartner: Anna Wallner, M.Sc.

Optimierung der dynamischen Eigenschaften von Windenergieanlagen durch Sandwichbauweise

Die Errichtung von Offshore-WEA ist mit besonderen Herausforderungen verbunden. Neben der schwierigen Errichtung einer Anlagen auf offener See zählen hierzu die extremen Umwelteinflüsse sowie der komplexe Beanspruchungszustand der einzelnen Anlagenkomponenten. Hersteller und Betreiber sind somit bestrebt, die Konstruktion einer WEA stetig zu optimieren. In diesem Zusammenhang wurde ein Turmkonzept in hybrider Bauweise entwickelt, bei dem Segmente aus reinem Stahl mit Segmenten mit Sandwichquerschnitt kombiniert werden. Der Sandwichquerschnitt besteht aus deutlich dünneren Hohlprofilen mit einem dazwischenliegenden Polymer (z.B. Klebstoff). 
Polymere auf Basis von Epoxidharzen und Polyurethan sind zudem derart modifizierbar, dass sie neben einer hervorragenden Festigkeit auch gute Dämpfungseigenschaften besitzen. Durch das viskoelastische Materialverhalten des Polymers entsteht materielle Dämpfung, die einen Beitrag zur Strukturdämpfung liefert. 
Im Rahmen einer Masterarbeit in Kooperation mit Siemens Gamesa Renewable Energy soll folgende Aufgabenstellung bearbeitet werden:

  • Literaturrecherche u.a. zum Stand der Technik von WEA in konventioneller und hybrider Bauweise (Konstruktionsprinzipen, dynamische Eigenschaften, aktuelle Forschung, …)
  • Erarbeitung der Grundlagen des Erdbebeningenieurwesens sowie deren Umsetzung in numerischen Simulationen
  • Aufbau numerischer Berechnungsmodelle realer WEA
  • Numerische Untersuchungen und Parameterstudien zur Optimierung von WEA unter Erdbebenbeanspruchung durch eine Sandwichbauweise

Ansprechpartner: Jannis Damm, M.Sc.

Stahlguss im Bauwesen

Der Herstellungsprozess des Gießens impliziert eine Vielfalt von teilweise unvermeidbaren Ungänzen, mit denen sowohl Tragwerksplaner als auch Hersteller umgehen müssen. Ein Anspruch auf „fehlerfreie“ Bauteile macht eine wirtschaftliche Auslegung von Stahlguss unmöglich. Wegen des Mangels an spezifischen Richtlinien zur Bestellung und Bemessung, steht einem Einsatz im Bauwesen aktuell oft eine aufwendige Zustimmung im Einzelfall (ZiE) und damit verbundene zeitliche und monetäre Unsicherheiten entgegen. 
Im Rahmen des Forschungstätigkeit soll die Datengrundlage zur Ausarbeitung einer Richtlinie für die Bemessung und Bestellung von Stahlgussbauteilen für das Bauwesen geschaffen werden. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Bewertung der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von ZfP Anzeigen unter gusstypischen Randbedingungen
  • Übertragbarkeit von an mitgegossenen Proben ermittelten Werkstoffkennwerten auf die Beanspruchbarkeit von Stahlgussbauteilen
  • Erarbeitung eines Empfehlungsdokuments für die Bemessung und Bestellung von Bauteilen aus Stahlguss

Ansprechpartner: Marcel Mott, M.Sc.  

Tragfähigkeit von hochfesten Hohlprofilknoten

Hochfeste Hohlprofile in weitgespannten Fachwerktragwerken bieten enormes Potential für eine ressourceneffiziente Bauweise. Aufgrund der gegenüber normalfesten Stahl verminderten Duktilität und der damit verbundenen Möglichkeit von spröden Versagensmechanismen, wurden die Bemessungsregeln im EC3 Teil 1-8 für hochfeste Stähle (>S355) pauschal mit Abminderungsfaktoren beaufschlagt. Mit den bestehenden Bemessungsregeln ist ein wirtschaftlicher und effizienter Einsatz von hochfesten Hohlprofilen aktuell nicht möglich. Deshalb müssen neue Bemessungsregeln erarbeitet werden. Dazu werden Bauteilversuche und numerische Parameterstudien an hochfesten Hohlprofilknoten durchgeführt. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • FE Modellierung und Validierung des Modells auf der Grundlage von durchgeführten DMS-Messungen und DIC-Messungen
  • Numerische Studien zum Tragverhalten hochfester Holprofilknoten
  • Begleitung, Dokumentation und Auswertung von Großbauteilversuchen
  • Untersuchungen zum Versagensmechanismus Durchstanzen

Ansprechpartner: Adrian Münch, M.Sc.
 

Vorgespannte Hybridverbindungen

Die Tragfähigkeit von vorgespannten Schraubverbindungen lässt sich erheblich steigern, wenn die Kontaktflächen zusätzlich verklebt werden. Darüber hinaus entfallen aufwendige Oberflächenvorbehandlungsmethoden, welche bei der klassischen, vorgespannten Schraubverbindung zur Gewährleistung von Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit notwendig sind. Bei der vorgespannten Hybridverbindung versiegelt die Klebschicht die Oberfläche, wodurch dem Korrosionsschutz Sorge getragen wird. 
Vor einer Einführung in die Anwendung sind verschiedene Fragestellungen zu beantworten. Insbesondere das Verhalten bei komplex schubbeanspruchten Verbindungen, sowohl unter statischer als auch dynamischer Beanspruchung, steht im Fokus aktueller Forschung. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Begleitung und Auswertung von experimentellen Versuchen zu vorgespannten Hybridverbindungen
  • Numerische Untersuchungen zu vorgespannten Hybridverbindungen

Ansprechpartner: Jakob Boretzki, M.Sc.

Wiederverwendung von Stahlbauteilen

Die Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft ist für den Bausektor aufgrund des hohen Ressourcen- und Energieverbrauchs essentiell um klimapolitische Ziele zu erreichen. Stahl bietet hier ein herausragendes Potential. Schon heute wird nahezu der gesamte Stahl nach Dekonstruktion eines Bauwerks in die Kreislaufwirtschaft zurückgeführt. Der Großteil wird eingeschmolzen und über die Lichtbogenroute zu neuen Stahlhalbzeugen verarbeitet.  Der Anteil der wiederverwendeten Stahlbauteile ist derzeit mit ca. 11 % relativ gering. Eine Erhöhung dieses Anteils kann zu einer weitern deutlichen Verringerung der durch Stahlkonstruktionen verursachten Emissionen beitragen. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Analyse von Anforderungen und Prüfverfahren für wiederzuverwenden Stahlbauteile.
  • Analyse der Verknüpfungsmöglichkeiten von digitalen Zwillingen (Building Information Modeling) und für die Wiederverwendung relevanter Informationen

Anprechpartner: Matthias Müller, M.Sc. und Adrian Münch, M.Sc.
 

Additive Fertigungsverfahren

Additive Fertigungsverfahren erlauben die Realisierung von Geometrien, die mit herkömmlichen Methoden nur mit großem Aufwand herstellbar sind. So lassen sich effizientere Strukturen verwirklichen, was die Möglichkeit signifikanter Ressourceneinsparungen bietet. Forschungsthema am KIT ist eine lichtbogenbasierte, additive Fertigungstechnik (engl. Wire Arc Additive Manufacturing WAAM). Dabei wird das Bauteil durch einen Schweißroboter lagenweise aufgebaut. 
Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Mechanisch – technologische Charakterisierung der WAAM – Strukturen
  • Topologie – Optimierung von Knotenbauteilen
  • Simulationen und experimentelle Untersuchungen zur Beschreibung der statischen Beanspruchbarkeit
  • Prozesskettenanalyse und ökobilanzielle Auswertungen

Ansprechpartner: Hans Eirich, M.Sc.

Feuerwiderstand von Sandwichelementen

Im baulichen Brandschutz werden Brandabschnitte aus Sandwichelementen mit Mineralwolle-Kernschicht und Stahldeckschichten hergestellt. Der Nachweis der Schutzdauer erfolgt hierbei durch Feuerwiderstandsversuche. Aufgrund der Funktionsweise der Sandwichelemente im Brandfall ist eine konventionelle Extrapolation der Prüfergebnisse vom 3mx3m Ofen auf Bauwerksabmessungen nicht möglich. Um die Anwendung ohne viele kostspielige Versuche zu ermöglichen werden mit der Methode der finiten Elemente die Vorgänge im Brandfall simuliert und damit die wesentlichen Einflüsse für das Versagen bestimmt. 
Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Auswertung und Simulation von Feuerwiderstandsversuchen zur Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer für unterschiedliche Elemente und Konstruktionen
  • Numerische Untersuchung der Wärmetransportvorgänge in den Sandwichelementen während des Brandes
  • Numerische Untersuchungen an Sandwichelementen mit unterschiedlichen Fugen und Kernwerkstoffen 
  • Entwicklung von Bemessungsansätzen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jürgen Schmied

Hochfeste Stähle im Behälterbau

Tank- und Silobehälter in Stahlbauweise wurden in der Vergangenheit im Bauwesen weitestgehend aus normalfesten Baustählen oder nichtrostenden austenitischen Stählen mit niedrigen Festigkeiten gefertigt. Mehr und mehr kommen allerdings hochfeste Bau- sowie nichtrostende Duplexstähle zum Einsatz. Dies reduziert nicht nur den Materialverbrauch und die Herstellungskosten, sondern erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der Stahlbauweise gegenüber anderen Baustoffen.
Dünnwandige Schalentragwerke werden üblicherweise mit Längs- und/oder Ringsteifen versehen, um die Beultragfähigkeit, bei einem vergleichsweise geringem zusätzlichen Materialaufwand, zu erhöhen. 
Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Charakterisierung und Modellierung des Werkstoffverhaltens von hochfesten Bau- und Duplexstählen
  • Numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Tank- und Silobauwerken
  • Begleitung und Auswertung von Bauteilversuchen 
  • Erarbeitung von Bemessungsvorschlägen Ergänzung der derzeit lückenhaften Regelungen der europäischen Normen

Ansprechpartner: Marcel Mott, M.Sc.

Integrale Verbundbrücke

Die integrale Bauweise im Brückenbau eröffnet ein wirtschaftliches, konstruktives und gestalterisches Potential. Durch den Entfall von Verschleißteilen, wie z.B. Lager-, Fugen- und Übergangskonstruktionen, die Lebenszykluskosten deutlich reduziert. Durch die  biegesteife Verbindung zwischen Über- und Unterbau wird das Feldmoment reduziert und eine schlanke Bauwerksgestaltung möglich. Durch die gezielte Kombination der Werkstoffe Stahl und Stahlbeton sind zusätzlich geringere Bauteilabmessungen oder die Überwindung größerer Spannweiten bei vergleichsweise geringen Kosten möglich. Trotz steigender Verbreitung integraler Verbundbrücken weltweit, ist die Planung, Berechnung und konstruktive Ausbildung der biegesteifen Rahmenecke mit einem hohen Aufwand verbunden. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:
 

  • Literaturrecherche, statisch-konstruktive Analyse von Verbundrahmenecken 
  • Simulation und Charakterisierung des Einflusses der Rahmenecke auf die Gesamttragfähigkeit des Brückenbauwerks
  • Begleitung und Auswertung von Bauteilversuchen 
  • Erarbeitung von Bemessungsvorschlägen

Ansprechpartner: Diba Kopic, M.Sc.

Modulare Bauweise im Brückenbau

Die modulare Bauweise bzw. das Bauen mit Fertigteilen ermöglicht durch die Verwendung vorab optimierter und kontrolliert hergestellter Bauprodukte große Anzahl an Bauwerken unter begrenzter wirtschaftlicher und zeitlicher Kapazitäten herzustellen. Der Einsatz von Fertigteilen kann zu einer Reduzierung der Herstellungszeit von Straßenbrücken von bis zu 75% im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise führen. Eines der entscheidenden Kriterien für die Robustheit und Wirtschaftlichkeit von Konstruktionen in Fertigteilbauweise ist die Ausbildung der Fugen. Um der Herausforderung hoher Qualität bei möglichst kurzer Bauzeit zu genügen, sind innovative Systeme erforderlich. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Grundlagen- und Literaturrecherche zu der Ausbildung von Fugen
  • Entwurf und Detaillierung von modularen Bausystemen für den Ersatzneubau von Brückenbauwerken
  • Simulation und Charakterisierung des Einflusses der Fugen auf die Gesamttragfähigkeit des modularen Brückenbauwerks
  • Erarbeitung von Bemessungsvorschlägen

Ansprechpartner: Diba Kopic, M.Sc.
 

Netzwerkbogenbrücken mit Zuggliedern aus Carbon

Im Kontext der durch schweren Güterverkehr hoch belasteten Infrastruktur, stellen Zugglieder aus Carbon eine extrem schlanke, CO2-effiziente und wirtschaftliche Bauweise für Brücken dar. Neben der Anwendung von Carbonhängern im Eisenbahnwesen ist ein Einsatz für Straßenbrücken realistisch und kann so im Hinblick auf die Bau- und Sanierungsvorhaben im Brückenbau in Deutschland zu einem signifikanten Einsparpotential führen. Dementsprechend bildet die Substitution von Stahl durch Carbon einen Forschungsschwerpunkt ab, welcher im Rahmen des Forschungsprojekts NeZuCa untersucht wird. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Grundlagen- und Literaturrecherchen zum jeweiligen Thema
  • Begleitung und Auswertung von Großbauteilversuchen zur statischen Tragfähigkeit und Ermüdungstragfähigkeit von Zuggliedern aus Carbon
  • Numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Zuggliedern aus Carbon 

Ansprechpartner: Lukas Schneider, M.Sc

Reaktive Brandschutzsysteme im Stahlbau

Dämmschichtbildende Brandschutzsysteme werden in Deutschland seit den 1960er Jahren im konstruktiven Stahlbau in vielfältiger Weise eingesetzt. Heute sind diese Beschichtungen im Stahlbau nicht mehr wegzudenken, denn ihr Einsatz erlaubt den Spagat zwischen dem für den Stahlbau typischen, ansprechend schlanken Design und den Brandschutzanforderungen. Diese Bandschutzsysteme basieren auf einem Intumeszenz-Verhalten. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung dieser Beschichtungen und nach längerer Nutzungsdauer oder Beschädigungen durch Wasser und Licht lässt sich über die Funktionsfähigkeit der Dämmschichtbildner meist nur noch eingeschränkt etwas sagen. Der Nachweis, dass diese Systeme noch den Brandschutzanforderungen entsprechen, soll mittels chemischer und physikalischer Nachweismethoden sichergestellt werden. Wenn möglich diese Beschichtungen in regelmäßigen Abständen minimalinvasiv untersucht werden. Dabei sollen externe Einflussfaktoren wissenschaftlich untersucht und evaluiert werden. Die Ergebnisse dienen dann als Grundlage für Simulationen und die Beurteilung der Funktionsfähigkeit dieser Beschichtungen. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Untersuchung von Dämmschichtbildnern
  • Künstliche Alterung von Dämmschichtbildnern
  • Entwicklung von Simulationen für Dämmschichtbildner

Ansprechpartner: Dr. rer. nat. Ch. Funk

Sandwichelemente

Vor allem im Industriebau aber auch im Mehrgeschossbau und vereinzelt auch im Wohnungsbau kommen Sandwichelemente als Fassade, Dach und Raumabschluss zum Einsatz. In Anhängigkeit ihrer Verwendung müssen sie vielfältige Anforderungen hinsichtlich des Last- und Verformungsverhaltens, der Dämmeigenschaften sowie der Brandschutzeigenschaften erfüllen. Dabei hat vor allem der Kernwerkstoff (PUR oder Mineralwolle) einen wesentlichen Einfluss auf die Tragfähigkeit eines Sandwich-elementes, des weiteren ist der Verbund mit den Stahldeckschichten von großer Bedeutung. Um eine kontinuierliche Weiterentwicklung zu unterstützen, können Abschlussarbeiten zu den folgenden Aspekten angefertigt werden:

  • Bestimmung der Belastbarkeit der direkten und verdeckten Befestigung 
  • Dichtheit der und Wärmedurchgang durch die Fugen 
  • Bestimmung von Bauteileigenschaften (Lastabtrag, Brandwiderstand, Dämmeigenschaften etc.), teilweise durch Begleitung von Versuchen 
  • FE-Modellierungen zur Abbildung des Tragverhaltens und Vergleichsanalysen mit Versuchsergebnissen oder bestehenden Berechnungsansätzen
  • Parameterstudien zu verschiedenen Geometrien, Lasten und Lagerungsbedingungen sowie Ableitung von Bemessungsvorschlägen 

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jürgen Schmied

Stahlklebungen im Schiffbau

Zur Erhöhung der Beanspruchbarkeit flächiger Tragstrukturen im Schiffbau (Decks, Rumpf etc.) werden in der Regel Versteifungselemente (Spanten, Längssteifen etc.) aufgeschweißt. Dabei werden verschiedene Steifenquerschnittsformen auf den auszusteifenden flächigen Stahlbauteilen angebracht. Durch das Schweißen wird jedoch lokal Wärme in die Fügeteile eingetragen. Dies kann zu negativen Auswirkungen wie z.B. Verzug und geometrischen Kerben führen. Das Fügeverfahren Kleben erlaubt die Anbindung von Versteifungselementen ohne schädlichen Wärmeeintrag. Die Entwicklung und Validierung eines Konzeptes zur klebtechnischen Anbindung von Steifen im Schiffbau ist das Ziel aktueller Forschungsarbeiten. 
Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Numerische Untersuchungen zur Analyse lokaler Beanspruchungen sowie des globalen Tragverhaltens der versteiften Struktur
  • Begleitung und Auswertung von Versuchen zur Tragfähigkeit klebtechnisch versteifter Bauteile
  • Untersuchung hybrider Verbindungskonzepte 

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Matthias Albiez

Zugglieder

Durch den Einsatz von modernen Zuggliedern (Seile, Zugstabsysteme) lassen sich heute Bauwerke wie Brücken oder Stadiondächer sehr filigran und darüber hinaus mit vergleichsweise geringem Materialeinsatz realisieren. Aktuell bestehen Bestrebungen, die seit Jahrzehnten etablierten Bemessungsansätze zu überprüfen und zu optimieren. Dies gilt sowohl für die Zugglieder als auch für die zugehörigen Endverbindungen. 
Ein weiteres Themenfeld stellen die Seilnetze dar: Diese werden in unterschiedlichsten Abmessungen und Ausbildungen eingesetzt und müssen teilweise auch Sonderanforderungen wie Anprall oder Absturz erfüllen. Arbeiten können u.a. in folgenden Themenfeldern angefertigt werden:

  • Entwicklung neuer Bemessungsansätze für Zugglieder
  • Seilendverbindungen und Seilklemmen
  • Stabendverbindungen
  • Seilnetze

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Daniel C. Ruff