Beton- und Stahlbetonbau最新文献

Dünne Betonschalen ermöglichen eine erhebliche Materialeinsparung. Die herkömmlichen Herstellungsmethoden von Betonschalen, die auf der Betonage in einer Schalung basieren, sind jedoch aus heutiger Sicht unwirtschaftlich. Der modulare Ansatz kann den Schalenbau deutlich kosteneffizienter machen, insbesondere, wenn Module mit einem hohen Automatisierungsgrad gefertigt werden. Das laufende Projekt „Schalungsfreie Fließfertigung adaptiver Tragstrukturen aus variablen Rahmenelementen – ACDC and beyond“ zielt darauf ab, einen Ansatz für die vollautomatische Herstellung von Betonschalenmodulen mit variabler Geometrie zu entwickeln. Besonderes Augenmerk gilt dabei der Bewehrung der Module, die mittels automatisierter Verlegung von Carbongarnen erfolgt. Die Konturen der Module werden mit hochduktilem Beton (engl.: Strain-Hardening Cementitious Composite, SHCC) 3D-gedruckt. Dieser Aufsatz stellt die im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse vor und gibt einen Überblick über die laufenden Arbeiten, zu denen die Herstellung nicht planarer Module, die Einführung von Nachbearbeitungstechniken und die Verbesserung der Nachhaltigkeit der Technologie gehören.

Faserverteilung und -orientierung beeinflussen die Nachrisszugfestigkeit von stahlfaserbewehrtem ultrahochfestem Beton. Zu ihrer Bestimmung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, darunter das optoanalytische Verfahren an Schnittflächen und die dreidimensionale Mikro-Computertomografie (μCT). Mit beiden Verfahren können Einzelfasern in Querschnitten bzw. Volumen detektiert und daraus Lage und Ausrichtung der Fasern berechnet werden. Für den vorliegenden Beitrag wurden beide Verfahren vergleichend an drei Probenvolumen angewendet, bei denen der Größtkorndurchmesser und die Herstellmethode variierten. Ermittelt wurden die Faseranzahl, der Fasergehalt und die Faserorientierung durch Schnittflächenanalyse sowie in virtuellen Schnitten der rekonstruierten Volumenstruktur. Die μCT-Analyse zeigte, dass sich der Fasergehalt für verschiedene Schnitte innerhalb eines Probenvolumens bereits auf kurzer Distanz deutlich unterscheiden kann. Des Weiteren wurden mittels μCT Effekte sichtbar, die auf einen Zusammenhang mit dem Größtkorndurchmesser schließen lassen. Der Vergleich der Ergebnisse beider Analyseverfahren ergab eine insgesamt gute Übereinstimmung. Für Fasern, die annähernd normal zur betrachteten Schnittebene orientiert waren, lieferte die optische Analyse tendenziell etwas zu niedrige Faserorientierungsbeiwerte, da der Querschnitt der in der Schnittfläche detektierten Faser als stärker elliptisch erkannt wurde.

In biegebeanspruchten Betonbauteilen wird ein großer Anteil des verbauten Materials unzureichend ausgenutzt. Mehr Materialeffizienz kann bspw. durch die strukturelle Auflösung des normalerweise massiven Bauteilinneren erreicht werden. Im vorgestellten Projekt wird dies durch lasttragende filigrane Carbonbetonquerschnitte realisiert. Im Beitrag werden zuerst die Methode des Herstellens solch filigraner Strukturen mittels Gießen bei Unterdruck vorgestellt und die in Standardtests erzielten Materialeigenschaften diskutiert. Anschließend werden das Design von zwei 1,8 m × 1,8 m großen Platten und deren Tragverhalten im 9-Punkt-Biegeversuch beschrieben und mit numerischen Simulationen verglichen. Zum Schluss wird ein Ausblick auf die zukünftige Forschung gegeben.

Beim Rückbau von Spannbetonbrücken wird gelegentlich aus baupraktischen Gründen angestrebt, in Herstellrichtung abzubrechen. Dadurch liegen die Trennfugen für die Abbruchtakte nicht an den bestehenden Koppelfugen und die Spannglieder müssen sich über Verbund verankern. Nach dem Durchtrennen der Spannglieder kann nicht immer von einer sofortigen vollständigen Rückverankerung ausgegangen werden. Die Bemessung der Rückbauzustände erfordert aber eine konkrete Annahme für die Verankerungslänge. Ferner ist eine Überprüfung der tatsächlich auftretenden Spaltzugkräfte im Bereich der Verbundverankerung von Interesse. Für diese Bemessung gibt es bereits Ansätze, die bisher jedoch nicht vollständig experimentell untersucht wurden. Daher wurden beim Rückbau einer Talbrücke mehrere Messungen mit faseroptischen Sensoren durchgeführt, die Aufschluss über die Dehnungsänderung beim Abbohren eines Spannglieds geben. Daraus können Informationen über die Verbundlänge und die Spannungsverteilungen im Diskontinuitätsbereich gewonnen werden. Die Ansätze für die Bemessung aus der Literatur konnten teilweise experimentell bestätigt werden. Es zeigt sich, dass bei der Bemessung sowohl globale als auch lokale Effekte berücksichtigt werden müssen, da die Verbundlänge bei gerissenen Bauteilen größer ist. Außerdem bieten sich die präsentierten faseroptischen Messlayouts auch zur Verifizierung der rechnerischen Verankerungslängen und zur Reduktion von Unsicherheiten bei einem Rückbau an.

Zum Titelbild: Stimmiges Ensemble – die Stadt Metzingen hat ein neues Quartier für Feuerwehr und städtischen Bauhof errichtet. Während die Feuerwehr mit Fahrzeughalle, Schlauch- und Übungsturm sowie Werkstätten, Funktions- und Büroräumen in einem u-förmigen Komplex untergebracht ist, befinden sich Fahrzeughalle und Werkstätten des Bauhofs in einem benachbarten Riegel. Die klare Trennung beider Gebäude stellt den reibungslosen Betrieb sicher. Die abgestimmte Kubatur und das einheitliche Erscheinungsbild lassen das Ensemble jedoch wie aus einem Guss erscheinen. Der für den Bau verwendete Liapor-Leichtbeton vermittelt mit seiner monolithischen Massivität, seiner Dauerhaftigkeit und der lebendigen Betonoberfläche ein Bild von Robustheit, Sicherheit und handwerklichem Können – ganz so, wie es zu Feuerwehr und Bauhof passt.

(Foto: Bernhard Tränkle) Beitrag siehe S. A4 f