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Massive (Verkehrs-)Wasserbauwerke - ein aktueller bautechnischer Überblick
Autor: Kunz, Claus
Quelle: Beton-Kalender 2020. Wasserbau, Konstruktion und Bemessung. 2 Bde. 109.Jg.; Beton-Kalender
Seiten: 473-500
2020
Publikationslisten zum Thema:
Betonbau, Stahlbetonbau, Massivbau, Wasserbau, Wasserbauwerk, Expositionsklasse, Anforderung, Düker, Wehr, Schleuse, concrete construction, reinforced concrete construction, massive construction, hydraulic engineering, hydraulic structure, exposure class, requirement, sag pipe, weir,
Betonbau, Stahlbetonbau, Massivbau, Wasserbau, Wasserbauwerk, Expositionsklasse, Anforderung, Düker, Wehr, Schleuse, concrete construction, reinforced concrete construction, massive construction, hydraulic engineering, hydraulic structure, exposure class, requirement, sag pipe, weir,
Beton-Kalender 2020
Schwerpunkte: Wasserbau; Konstruktion und Bemessung
Beton-Kalender
Hrsg.: Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos, Johann-Dietrich Wörner
2019, 1244 S., 600 SW-Abb., 200 Tabellen. 210 mm, Hardcover
Ernst & Sohn
ISBN 978-3-433-03268-8
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Inhalt
Der Beton-Kalender 2020 mit den Schwerpunkten Wasserbau sowie Konstruktion und Bemessung bietet eine solide Arbeitsgrundlage und ein topaktuelles und verlässliches Nachschlagewerk für die fehlerfreie Planung von Betonkonstruktionen. Unter dem Schwerpunktthema Wasserbau behandelt der Beton-Kalender Entwurf und Konstruktion von massiven Wasserbauwerken an Wasserstraßen. Diese werden zum Beispiel zur verkehrswirtschaftlichen Nutzung (Binnenschifffahrt), zur Wasserversorgung, zur Erhaltung der Vorflut für den Abfluss der Niederschläge und Entwässerungszwecke, zur Abwendung von Hochwasser- und Eisgefährdung oder zur Energiegewinnung durch Wasserkraft genutzt. Unter dem Schwerpunktthema Konstruktion und Bemessung versammelt der Beton-Kalender eine Reihe Beiträge zum aktuellen Wissensstand für Entwurf und Bemessung im Konstruktiven Hochbau: Bei der Konstruktion und Bemessung von Stahlbetonbauteilen sind die Verankerungs- und die Bewehrungstechnik wesentliche Bestandteile. Nachdem im April 2019 endlich die europäischen Regeln in Eurocode 2 Teil 4 zur Bemessung der Verankerung von Befestigungen tragender und nichttragender Bauteile veröffentlicht wurde, werden in diesem Buch Erläuterungen zur Anwendung und Hintergrundinformationen gegeben. Die Planung von Maßnahmen zur Baugrundverbesserung sind häufig Bestandteil der Tragwerksplanung und wesentlich für die sichere Errichtung von Bauwerken. Ein Beitrag mit vertieften Erläuterungen und Beispielen zu den zahlreichen Verfahren vermittelt die notwendigen Kenntnisse. Außerdem wird der Standardbeitrag über Beton in neubearbeiteter Fassung vorgelegt. In bewährter Weise wird die Eurocode-Kommentierung in Kurzfassungen für einfache Anwendungsfälle und die schnelle Orientierung fortgeführt: diese Ausgabe enthält die Erläuterungen zu den Einwirkungsnormen DIN EN 1991 und die kommentierte Kurzfassung von DIN EN 1992-1 auf aktuellem Stand.
Verfügbare Formate
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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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Mit der wirtschaftlichen Lage der Bauindustrie geht auch der notwendige Bedarf an Baustoffen einher. Der steigenden Nachfrage bei Baustoffen, wie dem Beton, steht zurzeit eine Verknappung der regionalen Rohstoffverfügbarkeit gegenüber. Um dem steigenden Bedarf im Betonbau gerecht zu werden, sind Lösungen für einen ressourceneffizienteren Beton erforderlich. Mit dem effizienten Einsatz von Baurohstoffen kann die Nachhaltigkeit mit einer ökonomischen Effizienz kombiniert werden. Eine nachhaltige Nutzung von Bauwerken sollte bereits beim Einsatz der Baurohstoffe beginnen. Zielsetzung des 15. Symposiums Baustoffe und Bauwerkserhaltung ist es, Ihnen einen Überblick über diese Entwicklungen zu geben und sie hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die zukünftige Betontechnologie sowie dem zukünftigen Bauen insgesamt zu bewerten. Das Programm der Veranstaltung beginnt mit einer politischen Bewertung des ressourceneffizienten Betonbaus sowie zukünftigen politischen Strategien. Eine Beurteilung erfolgt sowohl auf regionaler als auch auf internationaler Basis. Hierbei wird mit dem THINKTANK "Industrielle Ressourcenstrategien" eine Kombination aus wissenschaftlichen und industriellen Aspekten vorgestellt. Das Potential einer ökologischeren und ökonomischeren Betonbauweise wird im dritten Themenblock adressiert und zeigt Veränderungen der Zementzusammensetzung und der Betontechnologie für nachhaltige Lösungen auf. Die Umsetzung wird am Beispiel der Lean Construction Bauweise ausgeführt. Die baupraktische Umsetzung wird anhand von Anpassungen im Regelwerk sowie an Praxisbeispielen vorgestellt.
Beton-Kalender 2021, 2 Teile
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Das Thema Nachhaltigkeit, der bewusste und schonende Umgang mit Ressourcen bei Neubau und dem Bauen im Bestand werden im Beton-Kalender 2021 unter dem besonderen Blickwinkel des Bauens mit Fertigteilen und des Ertüchtigens beleuchtet. Neben aktualisierten Beiträgen zur Lebensdauerbemessung, den Grundlagen zum Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau und der Holz-Beton-Verbundbauweise wird speziell auf die Resourceneffizienz beim Bau mit Betonfertigteilen eingegangen. Hierbei geht es um innovative Ansätze für Entwurf, Fügetechniken und Herstellungstechnologien (einschl. Automatisierung). In diesem Zusammenhang ist auch die Elementbauweise mit Gitterträgern zu nennen, welche ihrerseits die Vorteile der Vorfertigung mit der Flexibilität der Ortbetonbauweise vereint.Zum Thema Nachhaltigkeit gehört auch der schonende Umgang mit Bestandsbauwerken. Im Beton-Kalender wird hierzu die Verstärkung von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung und mit Schraubverbindungen aufgegriffen. Neben einem aktualisierten Beitrag zu geklebten Verstärkungen mit CFK-Lamellen und Stahllaschen mit Erläuterungen und Beispielen wird die DAfStb-Richtlinie "Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung" abgedruckt.Unter dem Schwerpunkt "Integrale Bauwerke" fasst der Beton-Kalender den aktuellen Stand des Wissens für diese Bauweise für Brücken und Tragwerke im Hochbau zusammen. Eine Reihe von Beiträgen widmet sich neuartigen Betonen und deren Einsatzmöglichkeiten im Hinblick auf Neubau und Ertüchtigung, wie z.B. dem UHPC, Stahlfaserbeton und dem Infraleichtbeton.
Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung
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
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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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Abschlussbericht.
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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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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.
Matthias Pahn, Dirk Bayer, Sven O. Krumke, Christian Caspari, Tillman Gauer, Dirk Miguel Schluppkotten, Michael Holzhauser, Torsten Weiler
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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.
Holger Falter, Volker Schmid, Jonas Schmidt, Tobias Nettekoven
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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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