BauBlog

Am 02.09.2024 verteidigte Frau Dipl.-Ing. Josiane Giese erfolgreich ihre wissenschaftliche Arbeit im Rahmen des Promotionsverfahrens mit dem Thema „Stabilitätssensibilität dünnwandiger Strukturen aus Carbonbeton“. Neben der Vorsitzenden der Promotionskommission, Prof. Dr. Katharina Kleinschrot, (TU Dresden), war als Gutachter Herr Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach (TU Dresden) anwesend. Als weiteres Mitglied der Promotionskommission war apl. Prof. Dr. Birgit Beckmann (TU Dresden) anwesend.

Abstract:

Die Verwendung des innovativen Verbundwerkstoffs Carbonbeton ermöglicht die Konstruktion schlanker und materialsparender Tragwerke, die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und Reduzierung des CO₂-Ausstoßes im Bauwesen beitragen können. Aufgrund der geringen Bauteildicken rückt jedoch die  Berücksichtigung stabilitätsrelevanter Aspekte in den Vordergrund, welche im konventionellen Stahlbetonbau in der Regel von untergeordneter Bedeutung sind und eher mit der dünnwandigen Stahlbauweise in Verbindung gebracht werden. Um den Kenntnisstand zu dieser noch relativ unerforschten Thematik bei Carbonbeton zu erweitern, beschäftigte sich die Forschung der vorliegenden Arbeit mit dem Trag- und Verformungsverhalten normalkraftbeanspruchter, stabförmiger Strukturen aus Carbonbeton unterschiedlicher Schlankheiten. Dabei wurde insbesondere untersucht, wie die Sensibilität gegenüber Stabilitätsversagen zu bewerten ist und welche Parameter in welcher Größenordnung das Strukturverhalten beeinflussen. Basierend auf dem Materialverhalten unter einaxialer Druckbeanspruchung, welches durch vorangehende Versuche an gedrungenen, scheibenförmigen Probekörpern charakterisiert wurde, erfolgte zunächst die Ableitung drei relevanter Schlankheiten für die Stabilitätsuntersuchungen. Sie wurden mit λ = 62, 85 und 125 so gewählt, dass ein breites Anwendungsspektrum abgedeckt wird. Zur experimentellen Untersuchung des Stabilitätsverhaltens wurde ein Prüfstand entwickelt, mit dem zahlreiche Versuche an gelenkig gelagerten Probekörpern unterschiedlicher Längen mit und ohne planmäßig aufgebrachte Imperfektionen durchgeführt wurden. Sie dienten der Quantifizierung des Einflusses aus der Schlankheit selbst sowie aus Imperfektionen wie Inhomogenitäten im Querschnittsaufbau und Abweichungen der äußeren Querschnittsform, aber auch Exzentrizitäten in der Lasteinleitung. Für die Auswertung der Versuche wurden neben dem Spannungs-Durchbiegungs-Verhalten der Proben auch die Spannungs-Dehnungs-Kurven sowie die Momenten-Normalkraft-Verläufe herangezogen und die Ergebnisse auf Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ansätzen zur Prognose der Tragfähigkeit geprüft.

Vor dem Hintergrund, dass es sich bei Stabilitätsproblemen um ein Versagen ohne Vorankündigung handelt und die Traglast in der Regel gegenüber der Querschnittstragfähigkeit deutlich reduziert ist, weist die Thematik eine nicht zu vernachlässigende Bedeutung für die filigrane Carbonbetonbauweise auf. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum grundlegenden Verständnis des Stabilitätsverhaltens schlanker, druckbeanspruchter Strukturen aus Carbonbeton und somit auch zu deren Sicherheit sowie Effizienz.

Wir gratulieren Frau Josiane Giese herzlich zum abgeschlossenen Promotionsverfahren und wünschen ihr alles erdenklich Gute und viel Erfolg für ihren weiteren Weg.