Simulationsbasierte Optimierung von Stahlfaserbeton

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Prinzipskizze des Versuchsaufbaus zum Einfüllprozess (Schnitt)

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Versuchsaufbau zum Einfüllprozess im Labor (Draufsicht)

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Simulation der in Fließrichtung angeordneten Stahlfasern an der Oberfläche des Materials

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Simulierte Faserorientierung in x-Achsenrichtung

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

CT-Aufnahme einer Schnittebene eines erhärteten SVB mit 1,5 Vol.-% Stahlfasern und einem zylinderförmigem Hindernis. Fließrichtung ist auf dieser Abbildung von rechts nach links

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Orientierung der Stahlfasern im Hydrogel um das Hindernis. Fließrichtung ist von rechts nach links

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Faserorientierung in einer Ebene eines stahlfaserbewehrten Betonprobekörpers. Simulation (linkes Bild) und CT-Aufnahme mit farblich hervorgehobenen Stahlfasern (rechtes Bild)

Photo: Fraunhofer Institut für Bauphysik

Christof Karlstetter, Dipl.-Bauingenieur, studied civil engineering from 1996 to 2003 at Technische Universität Berlin/Germany, major and master’s thesis in construction materials. From 2003 to 2005 deputy plant manager and concrete technologist in a precast plant of Hermann Geithner & Söhne. 2006 Technical Manager, Quality Manager at Techrete Ltd. and Alcrete in Ireland. 2007 head of concrete engineering at Franz Oberndorfer GmbH in Austria. Since 2007 head of Concrete Technology and Functional Construction Materials at Fraunhofer IBP in Holzkirchen/Deutschland.

Arnulf Latz, Priv.-Doz. Dr. habil. studied physics at Saarland University/Germany and Ludwig-Maximilians University Munich/Germany. PhD in theoretical physics at TU Munich/Germany. Four years of research at the Institute for Physical Sciences and Technology, College Park/USA. Qualification for academic lecturing at Johannes Gutenberg University in Mainz/Germany. Since 2002 research scientist at Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics, Kaiserslautern/Germany, and there, since 2004, head of the group “Complex Liquids” in the department for “Flow and Materials Simulation.“

Dipl.-Chemieingenieur (FH) Norbert Leiss studied from 2003 to 2009 applied chemistry at Georg-Simon-Ohm Fachhochschule Nuremberg/Germany with focus on general chemistry. Since 2009 research associate in the group “Concrete technology and functional construction materials” at Fraunhofer IBP in Holzkirchen/Germany.

Dr. Dariusz Niedziela took up his studies in mathematics in 1997 at the Zielona Gora University in Poland. In 2002 he graduated in mathematics with a master’s degree. From 2003 to 2006 doctoral candidate at Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics (ITWM) in Kaiserslautern/Germany. In 2006 PhD in mathematics at TU Kaiserslautern/Germany. Since April 2006 research associate at ITWM.

Eine neue rechnerbasierte Simulation gibt Aufschluss über die Ausrichtung von Stahlfasern aufgrund von Fließvorgängen beim Einfüllen von selbstverdichtendem Beton (SVB) in eine Schalung. Damit ist eine Grundlage für die Darstellung der Ausrichtung von Stahlfasern in Betonbauteilen gelegt.

In einem Kooperationsprojekt zwischen dem Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) und dem Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) wurde eine rechnerbasierte Simulation der Ausrichtung von Stahlfasern aufgrund von Fließvorgängen beim Einfüllen in eine Schalung entwickelt. Dabei lag der Fokus auf selbstverdichtendem Beton (SVB) mit geraden Stahlfasern und einer ausgewählten Schalungsgeometrie.

Die entwickelte Software ist in der Lage, die Strömungsverhältnisse um Einbauteile oder Aussparungen realitätsnah und zuverlässig darzustellen. Damit wurden Grundlagen für eine...