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3rd International Symposium on Connections between Steel and Concrete. Stuttgart, Germany, 27th-29th September 2017. Proceedings

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[Quelle: http://d-nb.info]

Steel is an integral part of any concrete construction either in the form of anchors connecting structural/non-structural components to the structure or in the form of reinforcement embedded in concrete or sometimes as a part of steel-concrete composite construction. To ensure structural integrity, it is essential to form a reliable connection between steel and concrete. The anchorage must serve its function well to ensure the interaction between the components connected to the structure and the structure itself. The bond between reinforcement and concrete must be ensured to maintain the required flow of forces from concrete to steel and vice-versa. The concrete and steel structural members must be able to interact with each other in a desired way. If the connection between steel and concrete loses its integrity, the integrity of the entire structure comes in jeopardy. In order to ensure the integrity of connections between steel and concrete, it is required to (i) investigate their behavior through high quality experiments, (ii) evaluate their performance with advanced and reliable computational methods, and (iii) summarize them in practical and reliable design rules and models to be used by engineers and practitioners. Although connections between steel and concrete are used ever since the commencement of reinforced concrete construction, there are several aspects which are yet to be fully understood. Advancement in technologies lead to development of new products such as post-installed anchors, anchor channels, high strength reinforcing bars etc., whose performance in concrete need to be investigated. New concrete based materials such as high performance concrete, fiber reinforced concrete, geopolymer concrete etc. are being developed and their compatibility with the steel components and rebar must be verified. The interaction between structure and the anchorages or concrete and steel structure connected through anchorages need to be understood. Innovative fastening solutions between steel and concrete components are being developed for which reliable design models are needed. Furthermore, several general design issues, e.g. anchorages with supplementary reinforcement, fatigue behavior of anchors, long term performance of bonded anchors, anchor channels under different loading combinations, harmonization of design between post-installed and cast-in place reinforcing bars, influence of corrosion on performance of anchorages and reinforcement etc. need in-depth investigations. In addition, globally, structures are exposed to natural and man-made hazards more than ever, which induce extreme loads on the structural components, e.g. earthquakes, fire, impact and combinations thereof. The performance of existing structures against such hazards has exposed several inherent weaknesses in the past. Often, the performance of structures under such hazards is significantly influenced by the performance of connections between steel and concrete. Since the loads induced in the structures by such hazards cannot be reliably estimated and also since under such loads, compatibility requirements between different components result in additional demands on different components, the designs can only be reliably done following a performance based design approach. Similar approaches must also be developed for the design of connections between steel and concrete to ensure a reliable performance from the connections and in turn from the structures against extreme hazards. One of the most important applications of anchorages is in strengthening of structures for connecting the strengthening element and the parent structure. Every strengthening needs a certain type of anchorage and the performance of the strengthening depends largely on the performance of the anchorage itself. The demands posed on the anchorages used in strengthening (e.g. seismic strengthening) could be very challenging, which includes high forces, large crack widths, combined load and crack cycling, limited area and depth to develop the required resistance etc. In order to ensure the safety of structures, therefore, it is essential to develop innovative strengthening methods along with anchorage techniques that would allow the strengthening to serve its desired function. The 3rd International Symposium on Connections between Steel and Concrete (ConSC2017) aims at bringing the experts from around the globe working in the field of steel-concrete connections to share and discuss the current state-of-the-art as well as the possible future directions to improve the safety of structures by making reliable connections between steel and concrete. The previous two symposia were held in Stuttgart in 2001 and 2007. This symposium offers a platform for the academicians, researchers, industry, regulatory authorities, practicing engineers and students to share the knowledge gained through a decade of research and development. With more than 120 high quality research papers along with the keynote addresses and invited lectures from the renowned experts, this symposium is a significant step forward towards the enhancement of knowledge as well as to provide food for thought for the forthcoming research in the field of connections between steel and concrete.

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Begrenzung der Rissbildung im Stahlbeton- und Spannbetonbau. Hintergründe und Erläuterungen zum DBV-Merkblatt
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Das DBV-Heft 38 erscheint als Ergänzung zum DBV-Merkblatt ?Begrenzung der Rissbildung im Stahlbeton- und Spannbetonbau?. Während das Merkblatt geeignete planerische Entwurfsgrundsätze definiert und Hinweise zur wirkungsvollen Verteilung der Risse und zur Begrenzung ihrer Breite gibt, stellt dieses ergänzende DBV-Heft 38 vertiefend einige Hintergründe zur Thematik der Rissbeherrschung dar. Es enthält weitere Hinweise, Empfehlungen und Beispiele über die des Merkblatts hinaus ? insbesondere zur Tragwerksplanung.

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10. Kolloquium Industrieböden
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Industrieböden sind Bodenkonstruktionen, die im täglichen Gebrauch starken Beanspruchungen ausgesetzt sind. Dabei sind die Art der Nutzung, Umweltbedingungen sowie physikalische und chemische Beanspruchungen entscheidend für die jeweilige Bodenkonstruktion und ihren speziellen Aufbau. Zu den Industrieböden gehören Böden im gewerblichen Bereich, Parkhausböden, Böden in öffentlichen Gebäuden und viele andere. Seit 25 Jahren treffen sich beim Kolloquium Industrieböden alle drei Jahre einige hundert Experten an der TAE, um Probleme zu diskutieren, die die Konstruktion, die Ausführung und der Gebrauch von stark beanspruchten Böden mit sich bringen. Hauptziel der Veranstaltung ist dabei nicht nur die Diskussion von Problemen und Lösungen, sondern auch, Experten aus unterschiedlichen Bereichen zueinander zu bringen und eine Plattform für den persönlichen Erfahrungsaustausch zu bieten. Beim 10. Kolloquium Industrieböden werden mehr als 40 Fachvorträge in drei parallelen Sessions zum aktuellen Stand der Wissenschaft und Technik sowie neuesten Entwicklungen und Trends angeboten.

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Cevin Stiehl
Beitrag zur Vorbemessung der Biegeverstärkung von Stahlbetonbauteilen mit Rechteckquerschnitt mittels aufgeklebten CFK-L
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Das nachträgliche Verstärken von Stahlbetonbauteilen mit geklebter Bewehrung ist seit 2012 in einer eigenen Richtlinie geregelt. Darin sind u.a. die erforderlichen Nachweise für aufgeklebte Lamellen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) geregelt, welche neben der aufwendigen iterativen Biegebemessung ein sehr komplexes Verbundverhalten aufweisen. Dafür wurde vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton anhand von Versuchsauswertungen ein Modell zur Nachweisführung erarbeitet, wobei die auftretenden Zugkräfte zum Teil über Zwischenrisselemente (Teilstrecken zwischen Biegerissen) in das Bauteil übertragen werden. Aufgrund des Umfangs und der Komplexität der Nachweisführung wurden gleichzeitig vereinfachte, aber ungenauere Nachweisformate darin zur Verfügung gestellt. Um eine frühzeitige Abschätzung über den Einsatz von aufgeklebten CFK-Lamellen zu ermöglichen, wurden in dieser Arbeit unterschiedliche Hilfsmittel für Stahlbetonbauteile mit Rechteckquerschnitt in Abhängigkeit der unterschiedlichen Nachweisformate erarbeitet. Dazu wurden die Bemessungsgrundlagen getrennt nach reiner Biegetragfähigkeit und dem Verbundverhalten betrachtet. Für eine einfache Handrechnung ergaben sich analog zum Stahlbetonbau Bemessungstafeln mit dimensionslosen Beiwerten mit denen anhand einer Grenzdehnung aus dem vereinfachten Nachweis der Biegetragfähigkeit die erforderliche Lamellenfläche bestimmt werden kann. Für eine wirtschaftlichere Lösung wurde der genauere Nachweis der Lamellenkraftänderung am Zwischenrisselement in einer Excel-Arbeitsmappe konfiguriert, da hierbei ein außerordentlicher iterativer Berechnungsaufwand entsteht.

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Ausführungsvarianten für dauerhafte Bauteile in Parkbauten - Beispielsammlung
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2019, 106 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover

 

 

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Ein Beitrag zum Energiedissipationsvermögen von Betonschrauben
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 85
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Bei der seismischen Bemessung von nichttragenden Bauteilen wird die Energiedissipation der Befestigungsmittel nur vereinfacht über einen tabellierten Verhaltensbeiwert berücksichtigt. Vor diesem Hintergrund wird das zyklische Trag- und Dämpfungsverhalten von Befestigungsmitteln, speziell von Betonschrauben untersucht und ein duktiler Schraubanker entwickelt. Zudem wird ein Ansatz vorgestellt, wie die Energiedissipation von Befestigungsmitteln über einen Verhaltensbeiwert ermittelt werden kann.

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Forschungsberichte

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Daniel Schmeer, Benjamin Schönemann, Olga Arkhipkina, Walter Haase, Harald Garrecht, Oliver Sawodny, Werner Sobek
Entwicklung einer ökologischen und ökonomischen Bauweise durch den Einsatz vorgefertigter multifunktionaler Wandbauteile aus gradiertem Beton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3194
2020, 130 S., 96 Abb. u. 37 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Bauwesen steht vor der Herausforderung, für mehr Menschen mit weniger Materialaufwand mehr zu bauen. Dies erfordert die Entwicklung neuer Technologien, die auf ein möglichst leichtes Bauen, die Minimierung des Verbrauchs an fossil erzeugter Energie sowie der vollständigen Rezyklierbarkeit der Bauteile abzielen. In diesem Kontext bestand das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von rein mineralischen, multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche in der Lage sind, die Anforderungen an die Tragfähigkeit, die Dauerhaftigkeit, das architektonische Erscheinungsbild sowie den Wärmeschutz zu erfüllen. Eine deutliche Massenersparnis, eine signifikante C02-Reduktion sowie eine sortenreine Rezyklierbarkeit gegenüber herkömmlichen Massivbauteilen sollten erzielt werden. Das Ziel des Forschungsprojektes konnte durch die Entwicklung von rein mineralischen multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche den tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden, erreicht werden. Hierzu konnten sowohl die Berechnungsansätze auf der Basis normativer Regelungen formuliert und validiert werden, als auch die zielführenden Verfahren zur Bauteilherstellung identifiziert und weiterentwickelt werden. Zum Abschluss des Projektes konnte mit der Technologie eine Masseneinsparung von rund 60 % gegenüber Massivwänden mit Wärmedämmverbundsystem erzielt werden, bei vergleichbaren Baukosten. In nachfolgenden Projekten gilt es die erzielten Lösungen final zu erforschen und weiterführende Versuche durchzuführen, um die Technologie letztlich praxisreif zu machen.

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Lars Meyer, Serdar Bilgin, Sebastian Filusch, Thomas Freimann, Ulli Heinlein, Knut Herrmann
Bauwerksabdichtung mit Frischbetonverbundfolie - Grundlagen zur Erstellung eines Regelwerks für eine innovative Bauart
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3183
2020, 249 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Frischbetonverbundsysteme (FBVS) werden in Deutschland i. d. R. als zusätzliche wasserseitige Abdichtungsebene auf wasserundurchlässigen Stahlbetonkonstruktionen (WU-Betonkonstruktion) angeordnet. Diese Form der Bauwerksabdichtung wird in Deutschland vermehrt seit 2012 eingesetzt und ist als neue Bauart bisher keinen Regelwerken zuzuordnen. Zum einen werden die FBVS i. d. R. nicht als eigenständige Abdichtung nach DIN 18533 angesehen, zum anderen werden sie derzeit nicht in der DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" behandelt. Der Verwendbarkeitsnachweis wurde bisher über allgemein bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP) erbracht, der allerdings nicht auf einheitlichen Prüfgrundsätzen beruhte. Wesentliche Merkmale verschiedener Produkte können daher nur schwer miteinander verglichen werden. Neben diesen Unklarheiten zur Vergleichbarkeit von Produkten sind am Markt nach wie vor zahlreiche Planungs- und Anwendungsfragen zur Bauart vorhanden.

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Wolfram Jäger, Angelika Mettke, Hassan Youssef, Stephanie Schmidt, Viktoria Arnold, Christian Matthes, Jakob Fischer
Entwicklung und Anwendung von komplett demontablen Wohneinheiten aus ressourcenschonendem Beton - RC-WE-Modul
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3192
2020, 297 S., 291 Abb. u. 36 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Demonstration einer massiven, modularen, transportablen und voll demontablen/recyclinggerechten Wohneinheit für die schnelle Bereitstellung von Wohnraum und ggf. temporären Unterkünften, die am Ende ihrer Nutzungszeit umsetzbar sind. Dabei waren die Anforderungen der Next-Generation-Buildings zu erfüllen und Stoffkreisläufe nach dem Prinzip Cradle to Cradle (kreislaufgerechtes Bauen auf Bauteilebene) zu schließen, d. h. flexibel (schnell, demontierbar, anpassungsfähig etc.), schadstofffrei und ressourcenschonend mit System (modulare Bauweise) zu bauen. Dazu gehören die sortenreine Trennbarkeit und die Wiederverwendbarkeit ganzer Bauteile des Rohbaus sowie deren nachhaltige Herstellung durch die Nutzung von Recyclingmaterial. Einmal hergestellt, befinden sich ganze Module im Nutzungskreislauf ohne eine Zerstörung am Nutzungsende. Daher wird mit der Wiederverwendungsoption ein Beitrag zur Werterhaltung geleistet (Upcycling). Bei dem Projekt standen die Erprobung der erarbeiteten Grundlagen und die Optimierung von wiederholbaren, adaptiven Konstruktionslösungen sämtlicher Gebäudeteile im Mittelpunkt.

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Matthias Pahn, Dirk Bayer, Sven O. Krumke, Christian Caspari, Tillman Gauer, Dirk Miguel Schluppkotten, Michael Holzhauser, Torsten Weiler
Großdemonstrator - Multifunktionale Betonfertigteile für energetisch nutzbare Gebäudetragstrukturen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3135
2019, 100 S., 64 Abb. u. 28 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Entwicklung und Umsetzung des Großdemonstrators Smallhouse IV. Hierbei wird ein Gebäudeenergiekonzept erarbeitet, welches die Gebäudemasse aktiv zur Wärmespeicherung heranzieht. Ähnlich wie in Solaraktivhäusern soll die gesamte Wärmebereitstellung mittels einem minimalen primärenergetischen Bezug gewährleistet werden. Hierfür soll jedoch die solare Wärme nicht in überdimensionalen Wasserspeichern, sondern in der vorhandenen Gebäudemasse gespeichert werden. Zu diesem Zweck werden thermisch aktivierte Betonfertigteile entwickelt, die neben ihren statischen Aufgaben auch die thermischen Funktionen Wärmedämmung, Wärmespeicherung und Temperierung übernehmen. Diese Bauteile werden als multifunktionale Betonfertigteile bezeichnet.

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Holger Falter, Volker Schmid, Jonas Schmidt, Tobias Nettekoven
Entwicklung eines modularen Fachwerkträgers aus HPC-Fertigteilen und gezahnten Hochleistungs-Verbindungsdetails. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3088
2019, 220 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Große Betonfertigteile lassen sich entweder gar nicht oder nur mit großem Aufwand transportieren. Daher werden hochbeanspruchte Verbindungen im Stahlbetonbau noch monolithisch vor Ort betoniert. Dies ist mit einem großen Platzbedarf, einer aufwändigen Baustelleneinrichtung und großen Herausforderungen zur Sicherstellung der Qualität, bedingt durch Witterungseinflüsse auf der Baustelle, verbunden. Es wird ein weitspannender, modularer Referenzfachwerkträger aus Hochleistungsbeton entworfen, dessen einzelne Elemente mit Hilfe einer innovativen Verbindungstechnologie einfach hergestellt und effizient gefügt werden können. Der Entwurf des modularen Referenzfachwerkträgers umfasst Studien zur Geometrieoptimierung, zu Segmentverbindungen, zum Montagekonzept und den Bauzuständen, zum Brandschutz und zur Dauerhaftigkeit. Die daraus resultierenden Anforderungen liefern die Grundlage zur Entwicklung der Verbindung.

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Vasilic, Ksenija
Additive manufacturing in concrete construction - current trends and challenges
BFT International, 2020

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Glock, Christian; Sefrin, Rabea
New methods according to E DIN EN 13791:2018. In-situ concrete compressive strength in existing structural frameworks
BFT International, 2020

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Löschmann, Jens; Mark, Peter
Structural concrete components with reinforcement glued in slots. Strengthening by temperature induction
BFT International, 2020

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Wolff, Lars
Weitreichende Änderungen. Instandhaltung von Betonbauteilen
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Mehl, Robert
Gothic style replicated in concrete - Cadogan Song School, Perth
BFT International, 2020

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