BioLast - Optimierung von chemischen Verbundsystemen für Langzeitstabilität und Erdbebensicherheit durch Anwendung bioinspirierter Prinzipien

 

Im Bausektor fallen weltweit 30% der globalen CO2-Emissionen und 40% des globalen Ressourcenverbrauchs an. Vor diesem Hintergrund kommt zukünftig dem Thema „Nachhaltiges Bauen“ eine enorme Bedeutung zu. Eine Reduzierung des Ressourcenverbrauchs kann dabei einerseits über schlankere und leistungsfähigere Bauteile und andererseits über eine Verlängerung der Nutzungsdauer der Bauwerke erfolgen. In beiden Fällen werden leistungsfähigere und effizientere Befestigungsmittel benötigt.

Für Schwerlastbefestigungen werden häufig chemische Verankerungssysteme eingesetzt, da Sie einfach in der Anwendung sind und hohen Belastungen standhalten. Schwerlastbefestigungen erweisen sich andererseits als besonders kritisch in Bezug auf Verschleiß und vorzeitiges Versagen, da dies in der Regel mit Gefahr für Leib und Leben verbunden ist. Die Dauerhaftigkeit chemischer Verankerungen kann von den folgenden Bedingungen jedoch stark beeinflusst werden:

  1. Bei chemischen Verankerungen tritt unter Belastung typischerweise ein sehr langsames Kriechen auf. Dieses Kriechen kann bei ungeeigneten Systemen über einen langen Zeitraum zu einem Versagen führen.
  2. Bei Erdbeben werden Befestigungen einer extremen zyklischen Laständerung unterworfen, dies kann bereits nach wenigen Zyklen zum Versagen der Verankerung führen.

Ziel des Vorhabens ist es, in einem von der fischerwerke GmbH & Co. KG koordinierten interdisziplinären Forschungsprojekt mit wissenschaftlichen Partnern aus der Biologie/Bionik, Materialforschung, Polymerchemie und Polymerphysik chemische Verbundsysteme mit Hilfe bioinspirierter Methoden hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität und Toleranz gegenüber dynamischer Belastung im Erdbebenfall zu ertüchtigen.

Die Biologie bietet viele Beispiele für hoch effiziente, der jeweiligen Funktion hervorragend angepasste Haft- bzw. Verankerungssysteme, die unter sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen und bei häufig wechselnden Lasten (Wind oder Wasser) mit hoher Zuverlässigkeit und großer Fehlertoleranz permanente Anhaftung gewährleisten. Die biologischen Systeme zeichnen sich durch eine dauerhaft hohe Versagenssicherheit, Mechanismen zur Rissinhibition und Selbstheilung sowie sehr gute Dämpfungseigenschaften und ein gutmütiges Versagensverhalten aus. Ziel des FuE-Vorhabens ist es, die diesen Eigenschaften zu Grunde liegenden Funktionsprinzipien zu identifizieren, die Übertragbarkeit innovativer Prinzipien anhand von Modellsystemen zu testen und schließlich nach biologischem Vorbild optimierte Verbundsysteme zu entwickeln.

 


Koordinator: Dr. Joachim Schätzle, fischerwerke GmbH & Co. KG

Projektpartner (Karte):

  • fischerwerke GmbH & Co. KG
  • Albert-Ludwigs-Universität Freiburg - Freiburger Materialforschungszentrum (FMF)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Angewandte Materialien (IAM) - Werkstoff- und Biomechanik (IAM-WBM)

Laufzeit: 01.09.2013 – 31.08.2016

FKZ: 03X3587