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Non-Waste-Wachsschalungen - Entwicklung einer Wachsschalungstechnologie für geometrisch komplexe Betonbauteile

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die heutigen marktgängigen Systemschalungen sind darauf ausgelegt, "günstigen" Beton schnell und unter Reduktion von Arbeit in einfache Geometrien zu gießen. Es entstehen massenintensive Betonbauteile unter Einsatz von mehr Ressourcen (graue Energie / CO2) als nötig. Durch die Entwicklung digitaler Entwurfs- und Berechnungsprogramme ist es heute theoretisch möglich, in noch nie dagewesener Form filigrane und materialeffiziente Konstruktionen zu realisieren. Ihre Herstellung z.B. aus UHPC erfordert allerdings aufwendige, teure und abfallintensive Sonderschalungen, die nicht wirtschaftlich sind und als Grund gesehen werden können, weshalb solche Konstruktionen heute nur selten realisiert werden. Hier setzt die Arbeit an. Mit der Entwicklung einer digital gefertigten, voll recycelbaren Non-Waste-Wachsschalungstechnologie soll die Lücke zwischen dem digital Planbaren und dem ökonomisch und ökologisch Umsetzbaren geschlossen werden. Die Schalungstechnologie basiert dabei auf zu 100 Prozent wiederverwendbaren technischen Wachsen, die mittels zerspanender CNC Bearbeitung geformt werden. Durch die erreichbare hochpräzise Formgebung ist sie neben Normalbeton insbesondere für feinkörnigen UHPC geeignet. Zu Beginn erfolgt die Selektion eines geeigneten Wachses, wozu die definierten Anforderungen an Sonderschalungen mit den experimentell ermittelten Analyseergebnissen 29 unterschiedlicher Wachse verglichen werden. Neben der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung großformatiger spannungsarmer Wachsblöcke, werden im Folgenden die ermittelten, optimierten Fräswerkzeuge und Bearbeitungsparameter dargestellt. Zur Evaluation der Non-Waste-Wachsschalungstechnologie bezüglich Gestaltungsfreiheit und Präzision werden anschließend die hergestellten, unterschiedlich geometrisch komplexen Wachsschalungen und Betonbauteile mittels einer Form- und Maßanalyse bewertet. Die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit wird ferner u.a. an verschiedenen realisierten Anwendungsbeispielen aufgezeigt und evaluiert. Zusätzlich wird die prinzipielle Anwendbarkeit von komplexen Wachs-Verdrängungskörpern (Hohlraum-Wachsschalungen) dargestellt. Abschließend werden Ausblicke auf weiterführende Forschungsprojekte am ITE zum Transfer der Technologie in die industrielle Anwendung gegeben.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Ausführungsvarianten für dauerhafte Bauteile in Parkbauten - Beispielsammlung
DBV-Heft, Band 42
Fassung Januar 2019.
2019, 106 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover

 

 

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Wolfgang Breit, Melanie Merkel
Vergleichende Untersuchungen zur Rückprallhammerprüfung bezogen auf R- und Q-Werte
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 634
2019, 68 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Der Abschlussbericht zu dem vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) geförderten Forschungsvorhaben V487 "Vergleichende Untersuchungen zur Rückprallhammerprüfung bezogen auf R- und Q-Werte" soll dazu beitragen, die Umwertung von R- und Q-Werten in eine Druckfestigkeitsklasse auf Grundlage der DIN EN 13791/A20 aus dem Jahr 2017 zu verifizieren. Für die Beurteilung wurden Versuchsreihen mit verschiedenen Betondruckfestigkeitsklassen durchgeführt, damit ein Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit des Betons und den Rückprallwerten hergestellt werden kann.

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Klaus Holschemacher
Neue Entwicklungen im Betonbau
Bauwerk
Hintergründe, Auslegungen, Neue Tendenzen Beiträge aus Praxis und Wissenschaft. HTWK-Tagungsband der 13. Tagun
2019, 220 S., 170 x 240 mm, Softcover
Beuth

 

 

Im Rahmen der Veranstaltungsreihe "Betonbauteile" tauschen sich Forscher und Praktiker regelmäßig über neue Tendenzen und Erfahrungen aus. Die 13. Tagung 2019 in Leipzig steht unter dem Motto "Neue Entwicklungen im Betonbau". Der Tagungsband spiegelt den Stand der Forschung und aktuelle Entwicklungstendenzen im Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau wider. In den Diskussionsbeiträgen ging es u. a. um die Fortschreibung der Eurocodes, um baustoffliche Innovationen und um neue Anforderungen an die Planung und Ausführung von Betonbauteilen.

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Beton-Kalender 2020
Beton-Kalender
Schwerpunkte: Wasserbau; Konstruktion und Bemessung
2019, 1244 S., 600 SW-Abb., 200 Tabellen. 210 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Der neue 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.

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Gottfried Lohmeyer, Karsten Ebeling
Betonböden für Produktions- und Lagerhallen
Edition Beton
Planung, Bemessung, Ausführung
4., überarb. Aufl.
2019, 550 S., 23,5 cm, Hardcover
VBT Verlag Bau u. Technik

 

 

Betonböden für Produktions- und Lagerhallen gehören im Allgemeinen zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen eines Bauwerks. Trotzdem werden Betonböden insbesondere bei der Planung nicht ausreichend berücksichtigt und auf die vorgesehene Nutzung nicht oder nur unzureichend vorbereitet. Dabei wird unterschätzt, welche erheblichen wirtschaftlichen Auswirkungen sich beim Versagen des Hallenbodens durch Unterbrechungen und Störungen beim Betriebsablauf oder durch den Stillstand der Produktion ergeben. Um die technisch und wirtschaftlich machbaren Wünsche des Bauherrn für die vorgesehene Nutzung vorab bei der Planung abklären zu können, ist eine Klassifizierung für Betonböden erforderlich. Damit kann eine Zuordnung des jeweils zu bauenden Betonbodens in die zutreffende Klasse vorgenommen werden. Diese Zuordnung schafft die Möglichkeit, die Bauaufgabe so zu lösen, dass die erforderlichen Eigenschaften des Betonbodens klar erfasst werden können und eine Entscheidung des Auftraggebers erfolgen kann. Die danach aufzustellende Leistungsbeschreibung legt die Grundlage für die spätere Ausführung. Hierbei wird insbesondere auf die Planung fugenarmer oder fugenloser Bauweisen eingegangen.

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Forschungsberichte

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.
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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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Christoph Gehlen, Kai Osterminski, Stefanie Marilies von Greve-Dierfeld
Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken - Dauerhaftigkeit mit Teilsicherheitsbeiwerten und mit qualifiziert abgesicherten deskriptiven Regeln
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 623
2016, 134 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Der erste Beitrag stellt die Arbeiten des DAfStb-Forschungsvorhaben V 455 "Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken" dar. Im Zentrum des Vorhabens standen Stahl- und Spannbetonprobekörper, die an der TU München in den 1960er Jahren hergestellt wurden. Die Motivation der damaligen Forschungsvorhaben war einerseits die Bedeutung der Zementart für das Korrosionsverhalten von Spannstahl und andererseits die Wirkungsweise von Inhibitoren in gerissenen Stahlbetonbauteilen zu quantifizieren. Die Ergebnisse des Vorhabens V 455 ermöglichen eine Quantifizierung des Langzeitverhaltens unterschiedlicher Zementarten und w/z-Werte im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit. Hierbei lagen Druckfestigkeit, Elektrolytwiderstand, Halbzellenpotentiale, Chloridmigrationskoeffizient und Chloriddiffusionskoeffizient im Fokus. Im Rahmen des zweiten Beitrages wurde das vollprobabilistische Konzept für die Dauerhaftigkeitsbemessung von XD, XS und XC-exponierte Bauteilen in ein semiprobabilistisches Bemessungskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten überführt. Die der Dauerhaftigkeitsbemessung zugrunde liegende Modellierung ist die des fib model codes for service life design, erschienen im fib bulletin 34 (2006). Zur Ableitung von Teilsicherheitsbeiwerten wurden zahlreiche Bemessungssituationen, welche die Bandbreite üblicher XD, XS und XC-Expositionen beschreiben, untersucht und ausgewertet Aus diesen Erkenntnissen wurden rechnerisch deskriptive Regeln abgeleitet, um die Anforderungen hinsichtlich geforderter Zielzuverlässigkeit/Ziellebensdauer durch im Rahmen der Regeln vorgegebene Materialauswahl, Mindestbetondeckung, Nachbehandlungsdauer erreichen zu können.

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Frank Fingerloos, Wolfgang Finckh, Heinrich Hochreither, Anett Ignatiadis, Franz-Michael Jenisch, Markus Landgraf, Frank Prietz, Walter Schmitt, Konrad Schuster, Enrico Schwabach
Verbesserung der Praxistauglichkeit der Baunormen durch pränormative Arbeit - Teilantrag 2: Betonbau. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2947
2015, 200 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Vorhabens war die pränormative Forschung im Vorfeld der praxisgerechten Überarbeitung und Weiterentwicklung des Eurocode 2 für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau (EN 1992-1-1). Die Arbeiten folgten dem Grundsatz, dass zunächst in einer Anamnese Schwachstellen und Überregulierungen des Eurocode 2 zusammengetragen wurden. Dann wurde in einer Diagnose geprüft, inwieweit diese Defizite in der Praxis Bedeutung haben, um anschließend Verbesserungen und Vereinfachungen im Sinne einer Therapie zu erarbeiten. Bedarfsweise wurden die Auswirkungen der Verbesserungsvorschläge zum Eurocode 2 auch an konkreten Bauteilen untersucht und mit den Bemessungsergebnissen des bisherigen Eurocode 2 verglichen. Als verbesserungswürdige Schwerpunktthemen im Eurocode 2 haben sich aus deutscher Anwendersicht die Querkraft- und Durchstanzbemessung, die Regelungen zur Rissbreitenbegrenzung und zur vereinfachten Verformungsbegrenzung und zum Teil die Bewehrungs- und Konstruktionsregeln herausgestellt. Die erarbeiteten Verbesserungsvorschläge und Vereinfachungen im Sinne einer Therapie zu den meisten Kapiteln des Eurocode 2 wurden bei Bedarf durch Vergleichsrechnungen überprüft oder mit statistischen Auswertungen an Versuchsdatenbanken validiert. Bei allen bearbeiteten Themen wurde auch die weitere Harmonisierung des Eurocode 2 durch Reduktion der national festzulegenden Parameter und insbesondere der deutschen Zusatzregeln als wesentliches Bearbeitungsziel berücksichtigt. Ausgangspunkt hierfür war eine umfangreiche Analyse der Nationalen Anhänge von 28 europäischen Ländern zum Eurocode 2 die es erlaubte, Übereinstimmungen und Unterschiede in Europa zu quantifizieren und zu qualifizieren. Auf dieser Basis wurden viele Streichungen oder Vereinfachungen von nationalen Regeln und Zusatzinformationen vorgeschlagen.

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Jürgen Schnell, Markus Loch, Florian Stauder, Michael Wolbring
Bauen im Bestand - Bewertung der Anwendbarkeit aktueller Bewehrungs- und Konstruktionsregeln im Stahlbetonbau. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2815
2012, 337 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Grundsätzlich ist die Standsicherheit bestehender Tragwerke, die im Rahmen einer Umbaumaßnahme, Revitalisierung, Nutzungsänderung veränderte Einwirkungen erfahren oder ergänzt/verändert werden, nach aktuellem Stand der Technik und damit im Allgemeinen nach dem aktuellen Normenwerk nachzuweisen. In der Umsetzung zeigt sich, dass Stand- und Gebrauchstauglichkeit bestehender Stahlbetontragwerke bei unreflektierter Anwendung von Bewehrungs- und Konstruktionsregeln von DIN 1045-1 und Eurocode 2 in vielen Fällen nicht nachweisbar sind, obwohl sie zum Zeitpunkt der Erstellung nach damals gültigem Regelwerk bemessen wurden. Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wurden umfangreiche Empfehlungen und Hinweise zum Umgang mit bestehender Bausubstanz erarbeitet, die Praktiker bei ihrer täglichen Arbeit auf diesem Gebiet unterstützen sollen. Hierzu werden zunächst Regelwerke und Merkblätter mit Bezug zum Bauen im Bestand aufgeführt, die als Arbeitsgrundlage zu beachten sind. Dabei wird deutlich, dass in Deutschland bisher kein Regelwerk existiert, das die Bewertung und Nachrechnung von Bestandsbauteilen beinhaltet. Mit Hilfe der Darstellung häufiger Fehler bei Bauen im Bestand sollen Praktiker für die Besonderheiten der Bauweise sensibilisiert werden, um eine technisch und wirtschaftlich erfolgreichen Projektabwicklung zu ermöglichen. Hierzu gehört auch eine qualifizierte Bestandsaufnahme, zu deren Durchführung umfangreiche Hinweise einschließlich der Erläuterung von Prüfverfahren im Bericht enthalten sind. Im Anschluss wird das Vorgehen zur Modifikation von Teilsicherheitsbeiwerten zur Nachrechnung von Bestandsbauteilen erläutert, was sich in der Regel günstig auf die Nachweisführung auswirkt und Tragwerksverstärkungen vermeiden kann. Ein wesentlicher Bestandteil des Forschungsvorhabens ist die Zusammenstellung und Bewertung der Entwicklung des den Stahlbetonbau in Deutschland betreffenden Regelwerkes. In diesem Zusammenhang gibt vorliegender Bericht Hinweise zu den einzelnen Entwicklungsstufen wesentlicher Bewehrungs- und Kon

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Mehl, Robert
Desert rose made of concrete - National Museum of Qatar
BFT International, 2020

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Gary, Gisela
Ein massives Herzensprojekt. Wien (kostenlos)
Zement Beton, 2019

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Moderne Betontechnologie in Farbe. Angewandte Pigment-Expertise
Opus C, 2019

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Schicht um Schicht. Sichtbeton-Mehrfamilienhaus in Basel
Opus C, 2019

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Göbelsmann, Marc
Wer misst, misst Mist? - Prüfung und Bewertung der Betondeckung im Bestand (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2019

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