Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau

Übersicht: aktuelle Forschungsprojekte

UHPC

UHPC Austria

Ultrahochleistungsbeton (ultra-high-performance concrete – UHPC) ist eine Betonsorte, die sich durch ein sehr dichten Mikrogefüge auszeichnet. Daraus resultieren die den UHPC prägenden Eigenschaften, wobei unter anderem die hohe Festigkeit (>150 MPa), aber auch die stark erhöhte Dauerhaftigkeit zu nennen ist. UHPC weist zudem eine erhöhte Beständigkeit gegenüber chemischen sowie auch mechanischen Angriffen auf. Mit der überragenden Festigkeit des Betons geht aber eine hohe Sprödigkeit einher. In der Regel wird UHPC deshalb Fasern beigemengt, um die Duktilität zu erhöhen. Ja nach Fasergehalt können die Fasern auch rissüberrückend wirken, wodurch die Nachrisszugfestigkeit die Matrixzugfestigkeit übersteigt (strain hardening).

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Textilbeton

Textilbeton

Aufkommende Herausforderungen im Betonbau Der fortschreitende Klimawandel als weitreichende Herausforderung dieses Jahrhunderts erfordert auch von der Bauindustrie neue Strategien zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks und zur Etablierung einer nachhaltigeren Bau- und Denkweise. Die Bauindustrie ist derzeit für ca. 11% der globalen CO2 Emissionen verantwortlich. Ein großer Teil davon entfällt auf den Betonbau, der mengenmäßig der mit Abstand am meisten verwendete Baustoff weltweit ist. Ein nachhaltigerer Umgang mit dem Baustoff Beton ist auf mehrere Weisen möglich. An der TU Wien wird der Einsatz von Hochleistungswerkstoffen im Betonbau, beispielsweise Textilbeton, erforscht.

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Erfolgreiche Erstanwendung des Brückenklappverfahrens

Die Brücke zum Aufklappen

Eine Weltpremiere in Österreich: An der TU Wien wurde eine neue Brückenbautechnik entwickelt, nun wurde sie von der ASFINAG beim Bau der Fürstenfelder Schnellstraße erfolgreich eingesetzt.

Es gibt verschiedene Methoden, eine Brücke zu bauen – aber die neue Technik der TU Wien ist etwas ganz Besonderes: Die Brücke entsteht nicht horizontal, wie sonst üblich, sondern sie wird vertikal errichtet und dann ausgeklappt. Erste Versuche wurden bereits 2010 durchgeführt, nun ist die Technik ausgereift. Beim Bau der S 7 Fürstenfelder Schnellstraße wurde die neue Technologie von der ASFINAG gleich zweimal eingesetzt. Zuerst am Lahnbach, und nun, am 27. Februar 2020, für eine Brücke über die Lafnitz, mit einer Länge von 116 Metern. Weil man für die neue Brückenbau-Methode kein Gerüst errichten muss, kann man damit Zeit, Geld und Ressourcen sparen.

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Mechanisches Modell für Stützen-Deckenknoten mit vorgefertigten Stahlbetonstützen aus hochfesten Baustoffen

Hochhausbauten in Europa werden oft in Stahlbetonbauweise hergestellt. Um die Wirtschaftlichkeit der Herstellung eines Hochhauses weiter zu verbessern, müssen neben der Ausnutzung der hohen Tragfähigkeiten der heute zur Verfügung stehenden Baustoffe auch die Bauverfahren den aktuellen Entwicklungen im Bauprozess angepasst werden.

Eine Möglichkeit zur Steigerung der Produktivität besteht in der Fokussierung auf die Vorfertigung von Bauwerkskomponenten unter industriellen Herstellungsbedingungen. Im Hochhausbau werden die Stützen in der Regel nicht durch die Decken hindurchgeführt. Der Durchdringungsbereich von Stütze und Decke wird als Stützen-Deckenknoten bezeichnet.

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Brückenbau mit dünnwandigen Segmenten aus vorgefertigten Elementen

Weitgespannte Brücken werden oft als Spannbeton-Hohlkastenbrücken ausgeführt. Dabei ist das Eigengewicht während verschiedener Bauzstände oft das maßgebende Bemessungskriterium.

Mit Hilfe eines neuen Bauverfahrens soll durch die Verwendung von dünnen Fertigteilelementen das Eigengewicht der Konstruktion reduziert und die Bauzeit verkürt werden. Dadurch können wirtschaftlichere Tragwerke errichtet werden

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Fahrbahnplatten für Brücken aus Fertigteilplatten mit Aufbetonschicht

Um die Herstellung von Fahrbahnplatten für Stahl-Beton-Verbundbrücken zu beschleunigen, wurde ein Bauverfahren mit untenliegenden Fertigteilplatten und einer darüber angeordneten Aufbetonschicht entwickelt. Die Halbfertigteilplatten werden auf einem Montageplatz (siehe Abbildung 1a) verlegt, die Fugen werden verfüllt und die Bewehrung für die Aufbetonschicht wird verlegt. 

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Integrale Bogenbrücke mit beliebiger Länge

Brücken ohne Lager und Fahrbahnübergänge werden als integrale Brücken bezeichnet. Der weltweite Trend im Brückenbau geht eindeutig in Richtung der integralen Bauweise, weil Lager und Fahrbahnübergänge Verschleißteile sind, die in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden müssen.
An der TU Wien ist nun eine Technologie entwickelt worden, die es ermöglicht, integrale Brücken in beliebiger Länge zu errichten, indem auf die Vorteile von Bogenbrücken zurückgekommen wird.

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Dünnwandige Bauteile aus carbonbewehrtem Ultrahochleistungsbeton

Im Zuge dieses Forschungsprojekts wird der Einsatz von Hochleistungswerkstoffen im Betonbau erforscht. Im Vergleich zum konventionellen Stahlbetonbau können die Abmessungen der Bauteile wegen den guten mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe bedeutend reduziert werden. Dadurch können größere Spannweiten bei vorgegebenen Bauteilhöhen realisiert sowie der Transport- und Montageaufwand reduziert werden. Im Speziellen werden in diesem Forschungsprojekt Ultra-hochleistungsbeton (engl. Ultra-high performance concrete – UHPC) und Carbonbewehrung in Form von Textilien und Stäben kombiniert.

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Das Brückenklappverfahren

Vom Europäischen Patentamt wurde mittgeteilt, dass das Europäische Patent für das Brückenklappverfahren in den nächsten Monaten erteilt wird. Patente wurden für diese neue Brückenbaumethode, welche an der Technischen Universität Wien entwickelt wurde, bereits in den Ländern Deutschland, USA, Russland, Kanada, Australien, Japan und China erteilt. 

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