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Inhalt: Bautechnik 5/2023Bautechnik5/2023Inhalt

Abstract

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Titelbild: Bautechnik 5/2023Bautechnik5/2023Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Die Staustufe Steinhavel bei OHW-km 64, 3 ist ein wichtiger Bestandteil des Wasserwegs zwischen Berlin, Brandenburg und der Müritz und war noch bis vor Kurzem in einem desolaten Zustand. Daher schrieb das Wasserstraßen-Neubauamt Berlin (WNA) den Ersatzneubau der Staustufe aus. Mit der rechtzeitigen Inbetriebnahme der Schleuse nach nur neunmonatiger Bauzeit Ende Mai 2022 wurde bereits eine wichtige Bauetappe umgesetzt. Bis 2025 sollen alle Wasserbauwerke an der Steinhavelmühle bei Fürstenberg erneuert sein. Weitere Informationen im Beitrag von Torsten Richter et al. auf S. 259 ff.
Quelle: Wasserstraßen-Neubauamt Berlin

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Akkermann, JanDigitalisierung und Ingenieurbaukunst - eine PartnerschaftBautechnik5/2023229Editorials

Abstract

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Seiffert, Annemarie; Elting, Sarah; Fangue, Fran√ßois Marie NyobeuKennzahlen f√ľr das Erhaltungsmanagement von Wasserbauwerken auf Basis von SchadensdatenBautechnik5/2023230-238Aufs√§tze

Abstract

Die Kombination aus Personalmangel, knappen Investitionsmitteln und Überalterung des Infrastrukturbestands hat den Druck auf die Erhaltung der Verkehrswasserbauwerke erhöht. Die exakte Zustandsbewertung bestehender Bauwerke nimmt daher eine immer wichtigere Rolle bei der Beurteilung der Dringlichkeit von Investitionsmaßnahmen ein. Die hierfür im Wasserbau angewandte vierstufige Schadensbewertung führt jedoch zu vergleichsweise wenig differenzierten Zustandsnoten. Dem steht der Bedarf an detaillierten Informationen zum Handlungsbedarf gegenüber. Untersuchungen zu Kennzahlen für das Erhaltungsmanagement haben sich in einem Forschungsprojekt der Bundesanstalt für Wasserbau dieser Problematik angenommen. Im Ergebnis stehen anforderungsspezifische Zustandskennzahlen. Sie erweitern die Schadensbeurteilung des Inspektionspersonals um eine Klassifizierung der Schadensauswirkung auf der Basis von Schadensdaten. Die entwickelten Kennzahlen können als ein Indikator für einen erhöhten Erhaltungsbedarf gesehen werden, der durch weitere für das Erhaltungsmanagement relevante Informationen, z. B. Kosten, standardisierte Erhaltungsmaßnahmen, ergänzt werden kann.

Key performance indicators for maintenance management of hydraulic structures based on damage data
The combination of staff shortages, scarce investment funds and aging infrastructure has exacerbated the pressure regarding the maintenance of waterway infrastructure assets. Thus, the accurate condition assessment of existing structures is taking a vital role in determining the urgency of maintenance investments. However, the four-stage damage assessment applied for this purpose in hydraulic engineering leads to less comparative and undifferentiated condition ratings. In contrast, detailed information portraying the need for action is earnestly needed. A research project conducted within the Federal Waterways Engineering and Research Institute has addressed this specific issue based on studies of performance indicators for maintenance management. The results are requirement-specific condition indicators. They extend the damage assessment of the inspection personnel by classifying the damage impact based on available inspection results. The developed key figures can be regarded as an indicator of increased maintenance needs, which can be complemented by further information relevant to maintenance management, e. g. costs, standardized maintenance measures.

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Mit der Urban Future startet der Sommer der Nachhaltigkeit in StuttgartBautechnik5/2023238Veranstaltungen

Abstract

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Mendgen, AnnaEntwicklung von Prototypen f√ľr Balkone und Loggien aus Infraleichtbeton (ILC) unter Ber√ľcksichtigung bauphysikalischer Aspekte und der Anforderungen aus der FertigungBautechnik5/2023239-249Aufs√§tze

Abstract

Im Rahmen des von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) geförderten Forschungsprojekts ILVO (Vorfabrikation von Fertigteilen aus Infraleichtbeton) wurden 2019-2021 Fertigteile aus ILC für den Geschosswohnungsbau an der TU Berlin entwickelt. Die daraus resultierenden Protoypen wurden 2022-2023 in Form von Modellen in der Ausstellung “Technoscape: The Architecture of Engineers” (Kuratoren: Maristella Casciato, Pippo Ciorra) im MAXXI Museum in Rom ausgestellt. Das Bauen mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton (ILC) bietet eine Reihe an Vorteilen gegenüber dem herkömmlichen Bauen mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Dies wird im Geschosswohnungsbau insbesondere bei der Konstruktion von Fenstern, Balkonen und Loggien deutlich. Details, die sonst kompliziert und aufwendig sind und gerade im Bereich von Wärmebrücken Probleme aufweisen, können mit Infraleichtbeton neu gedacht werden. Im Folgenden sollen die Vorteile des Bauens mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton im Geschosswohnungsbau aufgezeigt werden. Darauf aufbauend werden die Grundlagen des Entwurfs, der Konstruktion sowie der Fertigung von großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton erklärt und die Entwicklung von drei exemplarischen Prototypen (französischer Balkon, Balkon, Loggia) für den Geschosswohnungsbau erläutert. Weiter wird ein Bezug zum seriellen Bauen im Hochbau und Ingenieurbau hergestellt.

Development of prototypes for balconies and loggias of infra-lightweight concrete (ILC) with consideration of structural-physical aspects as well as preconditions of fabrication
Within the framework of the DBU funded research project ILVO prefabricated elements made of ILC were developed from 2019 until 2021. The resulting prototypes were exhibited in 2022/2023 in the form of models at the exhibition “Technoscape: The Architecture of Engineers” (curators: Maristella Casciato, Pippo Ciorra) at MAXXI Museum in Rome. Building with Infra-Lightweight Concrete (ILC) can offer several advantages in comparison with conventional thermal insulation composite systems. In multi-story housing this becomes obvious especially where windows, balconies and loggias are constructed. Details which are usually complicated and lead to a number of problems in the areas of thermal bridges can be thought in a new way. In the following the benefits of building with large-sized components of ILC are introduced. Further the basic requirements for the design, construction as well as the production of prototypes of ILC are explained. The development of three prototypes (french balcony, balcony and loggia) is shown and evaluated. Furthermore, a reference is made to serial construction in building construction and civil engineering.

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Puscher, Christian; Heeling, Anne; Bäumker, JanGeotechnik beim Bau des neuen Schiffshebewerks NiederfinowBautechnik5/2023250-258Berichte

Abstract

Das neue Schiffshebewerk Niederfinow an der Havel-Oder-Wasserstraße überbrückt einen Geländesprung von 36 m und verbindet eine Hochebene mit überwiegend bindigen Böden mit dem Oderbruch, wo unterhalb von bindigen und organischen Schichten v. a. nichtbindige Sedimente anstehen. Der Baugrund besteht überwiegend aus eiszeitlichen Böden (Geschiebemergel, Schmelzwasser- und Beckensedimente). Untergeordnet treten in den tieferen Bereichen tertiäre Schichten (tertiäre Sande, Tone und Schluffe sowie kohlige Bildungen) und oberflächennah nacheiszeitliche Böden (holozäne Sande und Schluffe sowie Mudde und Torf) auf. Der Bau des Hebewerks erfolgt in einer 13 m, in Teilbereichen bis zu 16 m tiefen Baugrube mit nur einer Verankerungslage aus Verpressankern, einer kombinierten Wand sowie einer mit GEWI-Pfählen rückverankerten Unterwasserbetonsohle im Bereich der gut tragfähigen nichtbindigen Sedimente. Da die Hebewerksmechanik gegenüber einer Schleuse nur ein vergleichsweise geringes Maß an Schrägstellung erfahren darf, wurde besonderes Augenmerk auf das Setzungsverhalten gerichtet. Hierzu wurden vor Baubeginn und baubegleitend vom Technischen Büro der Bilfinger Berger Ingenieurbau GmbH umfangreiche numerische Betrachtungen ausgeführt, um diese mit den während des Baus gemessenen Verformungen abzugleichen. Zusätzlich waren umfangreiche Erdarbeiten an hohen und steilen Dammböschungen mit entsprechenden Einbauanforderungen und Verdichtungsprüfungen auszuführen. Hier wurden auch entsprechende geohydraulische Untersuchungen ausgeführt.

Geotechnical engineering in the construction of the new Niederfinow ship lift
The new Niederfinow ship lift on the Havel-Oder waterway bridges a change in terrain elevation of 36 m and connects a plateau with predominantly cohesive soil with the Oderbruch, where mainly non-cohesive sediments are overlaid by cohesive and organic layers. The subsoil consists mainly of glacial soils (glacial till, meltwater and basin sediments). Additionally tertiary soils in deeper areas (tertiary sands, clays and silts as well as carbonaceous formations) and near-surface postglacial soils (holocene sands and silts as well as mud and peat) are present. The ship lift will be placed in a 13 m, in some areas up to 16 m deep excavation pit, consisting of a combined wall tied back using only one layer of ground anchors and an underwater concrete floor secured against uplift by GEWI piles within the non-cohesive sediments. Due to the small allowable deformations of the ship lift in comparison to a lock, special attention was paid to the settlement behaviour. For this purpose, extensive numerical analyses were carried out before and during construction in order to compare the results with the deformations measured during construction. In addition, extensive earthworks were carried out on high and steep embankments with corresponding construction requirements and compaction control as well as geohydraulic investigations.

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√Ėkologische Effizienz von HochbaudeckenBautechnik5/2023258Empfehlung der Redaktion

Abstract

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Richter, Torsten; Haas, Holger; Dietrich, Rolf; Meister, AndreasL√ľckenschluss an der HavelBautechnik5/2023259-263Berichte

Abstract

Die Staustufe Steinhavel bei OHW-km 64,3 ist ein wichtiger Bestandteil des Wasserwegs zwischen Berlin, Brandenburg und der Müritz und war noch bis vor Kurzem in einem desolaten Zustand. Daher schrieb das Wasserstraßen-Neubauamt Berlin (WNA) den Ersatzneubau der Staustufe aus. Insgesamt werden in Steinhavel fast 38 Mio. Euro investiert. Die Planungs-ARGE Ersatzneubau Staustufe Steinhavel, bestehend aus der IPROconsult GmbH und der PTW Planungsgemeinschaft Tief- und Wasserbau GmbH, hat im Auftrag des Wasserstraßen-Neubauamts Berlin die Ausführungsplanung und Vorbereitung der Vergaben für die Ingenieurbauwerke, Verkehrsanlagen, technische Ausrüstung und Freianlagen sowie die Tragwerksplanung einschließlich Planung des Schleusenbetriebsgebäudes erbracht. Die bauliche Umsetzung erfolgt in drei Baulosen, um bei kontinuierlichem Baubetrieb die Schifffahrt möglichst wenig zu beeinträchtigen. Im Baulos 1 erfolgte die Erschließung der Baustelle und im Baulos 2 wurden unter Beachtung des laufenden Schiffsverkehrs die Vorhäfen grundlegend erneuert und erweitert. Zurzeit laufen die Bauarbeiten des Bauloses 3. Dieses Baulos ist vom Leistungsumfang das größte Los und umfasst die Schleuse, das Wehr mit Fischaufstiegsanlage sowie die Bootsschleppe. Mit der rechtzeitigen Inbetriebnahme der Schleuse nach nur neunmonatiger Bauzeit Ende Mai 2022 wurde bereits eine wichtige Bauetappe umgesetzt. Bis 2025 sollen alle Wasserbauwerke an der Steinhavelmühle bei Fürstenberg erneuert sein.

Closing the gap on the Havel
The Steinhavel barrage, located at the 64.3-kilometre mark of the upper Havel waterway, is an important part of the waterway between Berlin, Brandenburg and the Müritz lake and, up until recently, was in a desperate state. Berlin's waterway construction authority, Wasserstraßen-Neubauamt Berlin (WNA), therefore put the replacement construction of the barrage out to tender. Altogether, almost 38 million Euro will be invested in Steinhavel. IPROconsult GmbH and PTW Planungsgemeinschaft Tief- und Wasserbau GmbH, members of the Ersatzneubau Staustufe Steinhavel planning consortium rendered the following services on behalf of the WNA: execution planning and preparation of the contracts for the civil engineering structures, traffic facilities, technical equipment and external works, as well as the structural design and planning of the barrage premises. The project has been divided into three construction phases in order to minimise the impact of ongoing construction works on shipping. Phase 1 involved the development of the site. Phase 2 saw the outer harbours fundamentally rebuilt and extended, while taking into account the routine shipping traffic. Phase 3 is currently under way. In terms of actual workload, this last phase is the largest of the three and includes the lock, the weir with fish ladder and the boat lift. With the punctual re-opening of the lock to traffic at the end of May 2022 after a construction period of only nine months, an important phase of construction is already complete. The intention is to have all hydraulic structures at Steinhavelmühle near Fürstenberg rebuilt by 2025.

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Akkermann, Jan; M√ľller, StephanDigitalisierung im Verkehrswasserbau - von der Bestandspflege zur NeubauideeBautechnik5/2023264-271Berichte

Abstract

Neubau-, Sanierungs-, Erweiterungs- und Instandsetzungsplanungen von Verkehrswasserbauwerken setzen sich nahezu immer mit zum Teil sehr alter Bauwerkssubstanz auseinander. Im Kontext von Digitalisierung und infraBIM sind Bestandsmodelle ein wichtiger Startpunkt. Ein Bauwerksinformationsmodell, welches oftmals in ganzheitlicher Abschnittsbetrachtung von Wasserstraßen mit Teilmodellen zu sehen ist, dient als Basis der weiteren Instandhaltungs- und Neubauplanung. Die im Verkehrswasserbau im Vergleich zum Hoch- und Brückenbau noch relativ unerprobte BIM-Planung steht vor der Herausforderung überwiegend unikaler Bauwerke. Darüber hinaus stellen die Schnittstellen zwischen Bauingenieurkonstruktionen und integriertem Maschinenbau wichtige Bereiche der integralen Planung dar. Der Beitrag gibt anhand von Praxisbeispielen einen Überblick über die verschiedenen Digitalisierungsansätze im Konstruktiven Verkehrswasserbau und legt hierbei den Fokus auf Besonderheiten und Best Practice.

Digitalization of waterway infrastructure - from maintenance of existing structures to ideas of new constructions
The planning of new construction, renovation, expansion and repair of traffic water structures almost always involves very old structures. In the context of digitization and infraBIM, as-built models are an important starting point. A structure information model, which is often to be considered in a holistic sectional view of waterways with partial models, serves as the basis for further maintenance and new construction planning. BIM planning, which is still relatively untested in hydraulic engineering compared to building engineering and bridge construction, faces the challenge of predominantly unique structures. In addition, the interfaces between civil engineering structures and integrated mechanical engineering represent important areas of integral planning. The article provides an overview of the various digitalization approaches in structural hydraulic engineering based on practical examples and focuses on special features and best practices.

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Schmid, Matthias J.; Drabon, HilmarKorrosionsschutz beim neuen Schiffshebewerk Niederfinow: Farbtonbeständigkeit und KKSBautechnik5/2023272-280Berichte

Abstract

Bei der Ausführung des Korrosionsschutzes für das neue Schiffshebewerk Niederfinow waren u. a. Fragestellungen zur Beständigkeit des Farbtons der Beschichtung und im kathodischen Korrosionsschutz zu lösen. Farbtonbeständigkeit und -genauigkeit wurden bisher bei der Qualitätskontrolle bei ähnlichen Hochbauten wie bspw. Stahlbrücken kaum berücksichtigt. Häufig kreiden und verblassen Farbflächen an solchen Bauwerken im Laufe der Zeit und entsprechen nicht mehr den architektonischen Ansprüchen. Die Beschichtungen nach Blatt 94 wiesen bei den Farbtönen Blau und Gelb Abweichungen zur geforderten Farbtonbeständigkeit auf. Bei der Bewertung der Abweichungen war es wichtig, das zugrunde liegende Farbsystem zweckmäßig auszuwählen. In diesem Fall wurde schließlich als Bewertungsgrundlage für den Farbton Gelb das &Dgr;ECMC-System gewählt. Weitere Ursachen für Farbtonunterschiede lagen in den Verarbeitungsbedingungen und einem Chargenwechsel des Beschichtungsstoffs. Bei gesteigerten Anforderungen an die Farbtonbeständigkeit, v. a. bei architektonisch bedeutsamen Flächen, sollten Beschichtungen mit besonders farbstabilen Pigmenten eingesetzt werden. Diese sollten durch Auslagerungsversuche im Vorfeld untersucht werden. Der kathodische Schutz erfolgte durch galvanische Anoden und ein Fremdstromsystem. Es zeigte sich, dass, gerade bei komplexen Anlagen wie dieser, baubegleitende mobile Messungen zum Abgleich des Soll- und Ist-Potentials durchgeführt werden sollten.

Corrosion protection of the new ship lift Niederfinow: durability of the colour and cathodic protection
For the corrosion protection for the new Niederfinow ship lift, questions concerning the durability of the colour of the coating and the cathodic corrosion protection had to be solved. Colour consistency and accuracy have rarely been considered in quality control of similar structures such as steel bridges. Coloured areas on such buildings often chalk and fade over time and no longer meet the architectural requirements. The blue and yellow colour shades of the coatings acc. to Blatt 94 used at Niederfinow deviated from the required colour stability. When evaluating the deviations, it was important to select the underlying colour system appropriately. In this case, the &Dgr;ECMC system was ultimately chosen as the evaluation basis for the yellow colour. Other reasons for colour differences were the processing conditions and a batch change of the coating material. If there are increased requirements for colour stability, e. g. for architecturally significant areas, coatings with particularly colour-stable pigments should be used. These should be examined in advance by field tests. Cathodic protection was provided by galvanic anodes and an impressed current system. It turned out that, especially with complex systems like this one, mobile measurements during construction should be carried out to compare the target and actual potential.

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Bauphysikalische Untersuchungen an Myzel-basierten Materialien f√ľr den Einsatz als W√§rmed√§mmmaterialBautechnik5/2023280Empfehlung der Redaktion

Abstract

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Hauke, BernhardDer Weg des MultidisziplinärsBautechnik5/2023281-285Essays

Abstract

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Bautechnik aktuell 5/2023Bautechnik5/2023287-289Bautechnik aktuell

Abstract

Nachrichten:
Engineered Wood mit hoher Festigkeit bindet auch CO2
Kühle Gebäude im Sommer
talk.4builders. ist live - #01 “Betreten der digitalen Baustelle erwünscht!”

Firmen und Verbände:
Biobasierter und hocheffizienter Dämmstoff

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik5/2023289Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 5/2023Beton- und Stahlbetonbau5/2023Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Der von Christoph Ingenhoven entworfene Hauptbahnhof von Stuttgart nimmt Gestalt an. Zentrales Element des neuen Bahnhofs ist eine ca. 447 m lange und 80 m breite Halle. Die Dachkonstruktion dieser Halle ist ein Schalentragwerk aus Stahlbeton, das von den von Werner Sobek geplanten Kelchstützen getragen wird. Durch ihre geschwungene Form reflektieren diese Stützen das auf die helle Betonstruktur treffende Tageslicht weit in die Halle hinein. Nach fast drei Jahrzehnten der Lehre und Forschung an der Universität Stuttgart hält Prof. Werner Sobek im Mai 2023 seine Abschiedsvorlesung. Dies ist Anlass, in dieser Ausgabe in mehreren Beiträgen aus seinem Hause Rückschau zu halten und Ausblick zu geben auf seine Forschung und sein Wirken, die untrennbar mit seinem unermüdlichen Einsatz für einen verantwortungsvollen Umgang mit unseren Ressourcen verbunden sind. (Copyright: Ingo Rasp, Chur/CH)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 5/2023Beton- und Stahlbetonbau5/2023Inhalt

Abstract

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Curbach, ManfredDie Zeit drängtBeton- und Stahlbetonbau5/2023301-302Editorials

Abstract

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Sobek, Werner; Schmeer, DanielGradientenbeton 2.0 - Ressourcenoptimierung durch Kombination von Hohlkörperbauweise und TrajektorienbewehrungBeton- und Stahlbetonbau5/2023303-309Aufsätze

Abstract

Mit Ausnahme der sog. Schubbügel folgt die Bewehrungsführung in Bauteilen aus Stahlbeton in der Regel der Geometrie der Bauteile, d. h., die Bewehrung wird entweder parallel zu den berandenden Oberflächen oder, seltener, senkrecht dazu verlegt. Obwohl bekannt ist, dass diese Art der Bewehrungsführung zu einem signifikanten Mehrverbrauch an Betonstahl führt, gilt sie auch heute noch als weltweiter Standard. Begründet wird dies mit der Einfachheit der Verlegung der Bewehrung, der hierdurch möglichen geringeren Fehlerquote auf der Baustelle und den durch beides erzielbaren Einsparungen an Lohnkosten. Aufgrund der weltweit erforderlichen Reduktion der Ressourcenverbräuche, des Energiebedarfs und der klimaschädlichen Emissionen gerade bei der Herstellung von Bauwerken kann davon ausgegangen werden, dass die Menge an eingebauter Bewehrung pro Bauteil zukünftig abnehmen wird. Aus den vorgenannten Gründen werden auch die Mengen an dem pro Bauteil eingebauten Beton abnehmen. Neben einer stärkeren Gliederung der Bauteiloberflächen werden dabei Hohlräume innerhalb der Bauteile sowie die Verwendung unterschiedlicher Betongüten innerhalb eines Bauteils zunehmend Verwendung finden. Im vorliegenden Beitrag wird eine Technologie vorgestellt, mit der im Stahlbetonbau deutliche Materialeinsparungen erzielt werden können. Sie besteht aus einer Hohlkörperbauweise in Kombination mit einer lastpfadgerechten Bewehrungsführung. Diese Technologie erlaubt die Umsetzung von gewichtsminimierten, materialeffizienten, emissionsreduzierten und sortenrein trennbaren Stahlbetonbauteilen.

Graded Concrete (2. Generation) - The Combination of Hollow-Core Construction with Trajectory-Based Reinforcement
With the exception of the so-called shear stirrups, the reinforcement layout in reinforced concrete components usually follows the geometry of the components, i.e. the reinforcement is either laid parallel to the bounding surfaces or, more rarely, perpendicular to them. Although it is known that this type of reinforcement layout leads to significant additional consumption of reinforcing steel, it is still considered the global standard today. This is justified by the simplicity of laying the reinforcement, the possible lower error rate on the construction site and the savings in labour costs that can be achieved through both. Due to the worldwide need to reduce resource consumption, energy consumption and climate-damaging emissions, especially in the production of buildings, it can be assumed that the amount of reinforcement installed per component will decrease in the future. For the aforementioned reasons, the quantities of concrete used per component will also decrease. In addition to a stronger structuring of the component surfaces, cavities within the components as well as the use of different concrete grades within a component will increasingly be used. In this article, a technology is presented with which significant material savings can be achieved in reinforced concrete construction. It consists of a hollow body construction method in combination with a load path-oriented reinforcement. This technology allows the implementation of weight-minimised, material-efficient, emission-reduced and separable reinforced concrete components.

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Blandini, Lucio; Kovaleva, Daria; Nething, Christoph; Nigl, David; Smirnova, Maiia; Strahm, Benedikt; Eppinger, Erik; Teichmann, AlexanderLeicht bauen mit Beton - ausgewählte Forschungsarbeiten des ILEK - Teil 1: MaterialleichtbauBeton- und Stahlbetonbau5/2023310-319Aufsätze

Abstract

Seit mehr als 20 Jahren beschäftigt sich das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart in interdisziplinären Forschungsarbeiten mit dem scheinbaren Paradoxon “Leicht bauen mit Beton”. In einem zweiteiligen Beitrag werden nun Auszüge aus der aktuellen Forschung des ILEK zu diesem Thema vorgestellt. Der erste Teil betrachtet die Entwicklungen auf der Materialebene (Materialleichtbau). Hier geht es um das Ziel der Reduktion der Verwendung von primären Ressourcen, der materialbedingten Emissionen und des Abfalls in den verschiedenen Nutzungsphasen eines Bauwerks. Zu den hier vorgestellten Entwicklungen gehören: die Substitution der natürlichen Gesteinskörnung mit Rezyklaten, biomineralisiertes Calciumcarbonat als innovativer Ersatz für Portlandzement, Basaltfaserverbundbewehrungen als Alternative zum konventionellen Beton- und Spannstahl sowie rezyklierbare Sandschalungen zur abfallfreien Herstellung leichter Betonstrukturen.

Extended lightweight construction - Part 1: Lightweight materials
For more than 20 years, the Institute for Lightweight Structures and Conceptual Design (ILEK) has been engaged in interdisciplinary research on the supposed paradox of “lightweight construction with concrete”. Excerpts from the current research are now presented in a two-part article. This first part considers developments at the material level (lightweight materials) with the aim of minimizing use of primary resources, material-related emissions, and waste in different phases of building life cycle. These include: the substitution of natural aggregates with recycled ones, biomineralized calcium carbonate as an innovative substitute for cement, basalt fiber composite reinforcement as an alternative to conventional reinforcing and prestressing steel, and recyclable sand formworks for zero-waste production of lightweight concrete structures.

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Blandini, Lucio; Kovaleva, Daria; Haufe, Carl Niklas; Nething, Christoph; Nigl, David; Nitzlader, Markus; Smirnova, Maiia; Strahm, Benedikt; Bosch, Matthias; Funaro, Daniele; Nistler, MaximilianLeicht bauen mit Beton - ausgewählte Forschungsarbeiten des ILEK - Teil 2: StrukturleichtbauBeton- und Stahlbetonbau5/2023320-331Aufsätze

Abstract

Seit mehr als 20 Jahren setzt sich das Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren in interdisziplinären Forschungsvorhaben mit dem vermeintlichen Paradoxon “Leicht bauen mit Beton” auseinander. In einem zweiteiligen Beitrag werden nun Auszüge aus der aktuellen Forschung hierzu vorgestellt. Während im ersten Teil dieses Aufsatzes der Fokus auf den Materialleichtbau gelegt wird, behandelt der zweite Teil den Strukturleichtbau mit dem Schwerpunkt auf Entwurfs- und Herstellungsansätzen für ressourceneffiziente, nachhaltige Betonstrukturen. Dazu zählen insbesondere neuere Untersuchungen zum Tragverhalten und zur Vorspannung von Bauteilen aus Gradientenbeton. Neben der Minimierung des Bauteilgewichts wird auch aufgezeigt, wie der ökologische Fußabdruck durch wiederverwendbare Betonsegmente weiter reduziert werden kann. Ansätze zur abfallfreien Herstellung von ressourcenschonenden filigranen Komponenten mittels additiver Fertigungsverfahren werden am Beispiel von 3D-gedruckten Sandschalungen und Biobeton aufgezeigt. Über den klassischen Leichtbau hinaus werden abschließend Potenziale für weitere Materialeinsparungen durch adaptive Betonbauteile vorgestellt.

Lightweight construction with concrete - selected research work of ILEK - Part 2: Lightweight structures
Since more than 20 years the Institute for Lightweight Structures and Conceptual Design has been dealing in interdisciplinary research projects with the supposed paradox of “lightweight construction with concrete”. In a two-part article, excerpts from current research on this topic are now presented. While the first part of this article focuses on lightweight materials, the second part deals with lightweight structures with an emphasis on design and manufacturing approaches for resource-efficient and more sustainable concrete components. This includes recent investigations into the load-bearing behavior and prestressing of functionally graded concrete structures. In addition to minimizing the component weight, it is shown how the ecological footprint can be further reduced by designing reusable concrete segments. Approaches to the zero-waste production of resource-saving, filigree structures by means of additive manufacturing processes are demonstrated using the example of 3D-printed recyclable sand formwork and bio-concrete. Finally, beyond classical lightweight construction, potentials for further material savings through adaptive concrete components are presented.

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Weidner, Stefanie; Bechmann, Roland; Mrzigod, AlexandraEmissionsarmes Bauen mit Beton: Perspektiven und HandlungskorridoreBeton- und Stahlbetonbau5/2023332-340Aufsätze

Abstract

Errichtung, Betrieb und Rückbau von Gebäuden verursachen große Mengen an Treibhausgasen. Insbesondere der Einsatz von Beton führt zu schädlichen Umweltauswirkungen. Die Herstellung von Zement verursacht mehr als 8 % des anthropogenen CO2-Ausstoßes. In diesem Beitrag werden Lösungsstrategien aufgezeigt, die jede/r Planer/in schon heute mit den verfügbaren Technologien und Werkzeugen anwenden kann, um einen wichtigen Beitrag zur Emissionsreduzierung des Bausektors zu leisten.

Low-emission construction with concrete
The construction, operation and demolition of buildings cause large quantities of greenhouse gases. The use of concrete in particular leads to harmful environmental effects. The production of cement causes more than 8 % of anthropogenic CO2 emissions. This article presents solution strategies that every planner can already apply today with the available technologies and tools in order to make an important contribution to reducing emissions in the building sector.

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Zimmert, Florian; Braml, ThomasFreiformbauteile im Stahlbeton-, Spannbeton- und Verbundbau: Berechnung von QuerschnittswertenBeton- und Stahlbetonbau5/2023341-352Aufsätze

Abstract

Ein ressourceneffizienter Einsatz des Baustoffs Beton kann erreicht werden, indem die individuelle Form eines betrachteten Bauteils an die auftretenden Beanspruchungen angepasst wird und Verbundbaustoffe (z. B. Betonstahl, Spannstahl oder Baustahl) in geeigneten Bauteilbereichen angeordnet werden. Durch die fortschreitende Digitalisierung im Bauwesen, beispielsweise im Kontext des Building Information Modeling, finden in der Planung von Bauwerken vermehrt computergestützte 3D-Modellierungsverfahren Anwendung. Diese ermöglichen es Ingenieurinnen und Ingenieuren, Bauteile in Freiform zu entwerfen. Im Stahlbeton-, Spannbeton- und Verbundbau ist die Bemessung derartiger Bauteile derzeit noch mit einem großen Aufwand verbunden. Im Kontext der Entwicklung eines praxisgerechten Verfahrens zur Berechnung von Freiformbauteilen aus Beton wird in diesem Aufsatz eine CAD-integrierte Methode zur Berechnung wesentlicher Querschnittswerte vorgestellt. Querschnittswerte werden dann als wesentliche Berechnungsgrundlage benötigt, wenn reale dreidimensionale Bauteile unter Anwendung vereinfachter Berechnungstheorien, wie beispielsweise der Balkentheorie, behandelt werden. In diesem Beitrag werden die mathematischen und numerischen Grundlagen eines Verfahrens vorgestellt, welches es ermöglicht, die Querschnittswerte in Freiform umrandeter Beton-, Stahlbeton-, Spannbeton- und Verbundbauteile zu berechnen. Dem Verfahren liegen ebene, mittels Non-uniform rational B-Spline Tensor-Produkten beschriebene Flächen zugrunde, welche beispielsweise aus Volumenkörpermodellen extrahiert werden können.

Free-form reinforced concrete, prestressed concrete and composite components: Calculation of cross-section values
A resource-efficient use of concrete as a construction material can be achieved by adapting the individual shape of a component under consideration to the stresses that occur and by arranging composite construction materials (e. g. reinforcing steel, prestressing steel or structural steel) in suitable areas of the component. Due to the advancing digitalisation in the construction industry, for example in the context of Building Information Modeling, computer-aided 3D modelling methods are increasingly being used in the planning of structures. These allow engineers to design components in free form. In reinforced concrete, prestressed concrete and composite construction, the design of such components is currently still associated with great effort. In the context of the development of a practical method for the calculation of free-form concrete components, this paper presents a CAD-integrated method for the calculation of cross-section values. Cross-section values are required as an essential calculation basis when real, three-dimensional structural components are treated using simplified calculation theories, such as the beam theory. In this paper, the mathematical and numerical fundamentals of a method for the calculation of cross-section values of free-form concrete, reinforced concrete, prestressed concrete and compound components are presented. The calculation method is based on flat geometric regions described by Non-uniform rational B-Spline tensor product surfaces, which can be extracted from solid models, for example.

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Propach, Vanessa; Mrzigod, Alexandra; Weidner, StefanieDer Geb√§uderessourcenpass - ein Steuerungsinstrument f√ľr effektiven Ressourcenschutz im MassivbauBeton- und Stahlbetonbau5/2023353-360Berichte

Abstract

Der Bausektor ist weltweit der Wirtschaftszweig mit dem höchsten Ressourcenverbrauch. Anspruch an die Bauschaffenden ist es daher, die eingesetzten Materialien vollständig im Kreislauf zu halten. Die Dokumentation der in Bauwerken eingesetzten Materialien und deren Verbindungsarten bildet eine essenzielle Grundlage zur Gewährleistung einer Weiter- und Wiederverwendbarkeit der Materialien nach dem Rückbau bzw. dem Ende der ersten Nutzungsphase. Der Gebäuderessourcenpass ist ein Dokumentationstool zur Erfassung der detaillierten Material- und Konstruktionsparameter von Bauwerken. Mineralische Baustoffe nehmen dabei aufgrund ihres großen Masseanteils einen besonderen Stellenwert ein. Der Beitrag befasst sich damit, wie der Gebäuderessourcenpass als Steuerungsinstrument für mehr Ressourceneffizienz im Bauschaffen wirken kann. Der Fokus der Betrachtung liegt hierbei auf Massivbauten.

The building resource pass - a control instrument for effective resource protection in concrete construction
The construction sector is one of the most resource-intensive economic sectors. It is therefore a requirement for builders to keep the materials used completely in the cycle. The documentation of the materials and their connection types forms an essential basis for enabling materials to be reused after dismantling or the end of the first phase of use. The Building Resource Passport is a documentation tool in order to record the detailed material and construction parameters of buildings. Mineral building materials are of particular importance due to their large proportion of mass. The article describes how the building resource pass as a control instrument can contribute to more resource efficiency in construction, with the focus on solid structures.

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Gl√ľckert, BerndRessourceneinsparung im Bauwesen: Die Rolle der Revitalisierung aus Sicht der PlanerBeton- und Stahlbetonbau5/2023361-371Berichte

Abstract

Die Verlängerung der Lebensdauer von Bestandsgebäuden ist eine wichtige Maßnahme, um die CO2-Emissionen des Bauwesens zu reduzieren. Die mit dem Umbau eines Bestandsgebäudes bzw. von Teilen davon verbundenen planerischen Herausforderungen werden aber oft unterschätzt. Der vorliegende Beitrag bietet einen umfassenden Überblick über die Besonderheiten und Schwierigkeiten des Bauens im Bestand aus Sicht der Tragwerksplanung. Neben für Planung, Vertrags- und Honorargestaltung relevanten Punkten werden auch rechtliche Aspekte benannt, die noch einer Klärung bedürfen.

Saving resources in construction: The role of revitalisation
Extending the life of existing buildings is an important measure to reduce CO2 emissions from the building sector. However, the planning challenges associated with revitalising an existing building or parts of it are often underestimated. This article provides a comprehensive overview of the special features and difficulties of building in existing structures from the perspective of structural design. In addition to points relevant to planning, contracts and fees, legal aspects that still require clarification are also mentioned.

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