Aufgrund zahlreicher vorteilhafter Eigenschaften hat das Bau- und Konstruktionswesen in den letzten Jahrzehnten verstärkt Aluminiumlegierungen eingebaut – was zu einer Vielzahl von Forschungen geführt hat, die allesamt versucht waren, das strukturelle Verhalten und die Entwurfsprinzipien dieser Legierungen besser zu verstehen. Ein weiteres Forschungsteam hat nun bestehende Studien und Forschungen überprüft und gibt im Artikel “A review of research on aluminum alloy materials in structural engineering” eine umfassende Übersicht. Inkludiert wurden experimentelle, numerische und analytische Untersuchungen an strukturellen Aluminiumlegierungen sowie Studien, die sich auf die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen unter monotonen, zyklischen und thermischen Belastungsbedingungen konzentrieren. Doch gibt der Bericht auch einen Überblick über die Legierungen und die vorteilhaften Eigenschaften.

Derzeit fließen ungefähr 25% der weltweiten Aluminiumproduktion in die globale Bauindustrie. Seit 1995 wurden außerdem einige Verbesserungen in den Herstellungsprozessen von Aluminiumlegierungen vorgenommen, die den Energiebedarf um über 75% reduzieren konnten. Dies wiederum ermöglichte eine fast 40-prozentige Reduzierung des CO2-Fußabdrucks in der Branche.

In der Regel kommen im Bauwesen Aluminiumlegierungen zum Einsatz, die sich in gewalzte und gegossene Legierungen unterteilen lassen: Gewalzte Legierungen werden in einem Ofen geschmolzen und dann durch Gießen in Formen geformt, während gegossene Legierungen hauptsächlich im festen Zustand behandelt werden.

Typische Strukturen aus Aluminiumlegierungen © via Science Direkt Article*

Aluminiumlegierungen sind vor allem aufgrund ihrer außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit, der Leichtigkeit mit einer gleichzeitig hohen spezifischen Festigkeit, der guten Kältebeständigkeit und der leichten Extrusionsformbarkeit beliegt. Diese Eigenschaften machen es zu einem bevorzugten Material in verschiedenen Bereichen, einschließlich explosionsgeschützter oder maritimer Branchen, im Brückenbau oder im Bereich Dachkonstruktionen und Vorhangfassadensysteme. Die Extrudierbarkeit von Aluminiumlegierungen macht sie außerdem zu einem vielseitigen Strukturmaterial, das komplexe Querschnittsformen erzeugen kann, die für Strukturen geeignet sind, die mit traditionellen Materialien wie Beton oder Stahl nicht entwickelt werden können.

Aluminiumlegierungsröhren haben im Vergleich zu Stahlröhren weniger Einschränkungen beim Betonkern, hauptsächlich aufgrund des niedrigeren Elastizitätsmoduls. Zusätzlich weisen Aluminiumlegierungsrohrbetonstrukturen eine überlegene Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu ihren Stahlgegenstücken auf. In korrosiven Umgebungen kann die Entscheidung für Aluminiumlegierungsrohrbetonstrukturen zu einer verlängerten Lebensdauer, einer verbesserten strukturellen Zuverlässigkeit und reduzierten Instandhaltungskosten führen. Umfangreiche Axialkompressions- und Biegetests haben die ausgezeichnete mechanische Leistung von Aluminiumlegierungsrohrbeton demonstriert und seine breite Anwendbarkeit hervorgehoben.

Weitere Informationen und Forschungseinblicke gibt es hier:

* March 2024, Developments in the Built Environment: "A review of research on aluminum alloy materials in structural engineering” by Xiaohan You, Zhiquan Xing, Shaowei Jiang, Yao Zhu, Yuhan Lin, Huasheng Qiu, Renjie Nie, 
Jiahao Yang, David Hui, Wei Chen, Yu Chen