Bewertung der Einflüsse verschiedener Oberflächen auf das Verbundverhalten von additiv gefertigter Bewehrung

Seit mehreren Jahren wird angestrebt, die Bewehrungsführung in Stahlbetonbauteilen kraftflussoptimiert zu gestalten, um den erforderlichen Bewehrungsgehalt zu reduzieren. Mit dem vielversprechenden Verfahren des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) können Hauptspannungstrajektorien und damit die Kraftflüsse im Bauteil durch additiv gefertigte Bewehrungsstäbe direkt abgebildet werden. Damit WAAM‐Bewehrungsstäbe in der Tragwerksplanung zur Reduktion des Bewehrungsgehalts berücksichtigt werden können, ist zunächst eine Untersuchung der Prozessstabilität, der mechanischen Eigenschaften sowie des Verbundverhaltens erforderlich. Nach einer Darstellung der Grundlagen des Verbunds sowie der maßgebenden Mechanismen und Einflussparameter wird die Prozessstabilität mithilfe von 3D‐Scans beurteilt und die mechanischen Eigenschaften statistisch ausgewertet. Anschließend erfolgt die Analyse des Verbundverhaltens in Abhängigkeit von einem der entscheidenden Parameter, der bezogenen Rippenfläche . Die vorgestellten Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial additiv gefertigter Bewehrung. Aufbauend darauf sind weiterführende Versuchsreihen erforderlich, um die beschriebenen Parameter sowie zusätzliche Einflussgrößen zu validieren. Ziel dieser Arbeiten ist es, die Technologie schrittweise in normative Bemessungskonzepte zu überführen und damit die Grundlage für eine Anwendung im tragwerksplanerischen Alltag zu schaffen.

For several years, efforts have been made to optimize reinforcement layouts in reinforced concrete members along the principal stress trajectories to reduce the required amount of reinforcement. With the promising Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) process, principal stress trajectories and thus the force flow within the structural member can be directly represented by additively manufactured reinforcement bars. To facilitate the integration of WAAM reinforcement bars in structural design with the aim of reducing reinforcement demand, it is first necessary to investigate the process stability, the mechanical properties, and the bond behavior. Following a discussion of the fundamentals of bond mechanisms and their key influencing parameters, the process stability is assessed by means of 3D scans, and the mechanical properties are subjected to statistical evaluation. Subsequently, the bond behavior is analysed as a function of one of the decisive parameters, the relative rib area . The results presented demonstrate the potential of additively manufactured reinforcement. Building upon this, further experimental series are required to validate the described parameters as well as additional influencing factors. The objective of these studies is to gradually incorporate the technology into normative design concepts and thereby establish the basis for its application in structural engineering practice.