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Titelbild: Bautechnik 12/2020Bautechnik12/2020Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Mit der richtigen Basis zu mehr Erfolg. - Jergus & Faßbender setzen auf die Planungssoftware PROJEKT PRO als Basis, um ihre Bauprojekte reibungslos und effizient umzusetzen. Das Unternehmen ist seit mehr als 40 Jahren Planungsdienstleister für alle haustechnischen Gewerke im Rhein-Main-Gebiet. Das Team um Geschäftsführer Tim Faßbender übernimmt die Konzeption und Umsetzung für Neubauten und führt Sanierungen oder Umbauten im laufenden Betrieb aus. Das Credo von Jergus & Faßbender: Professionelle Leistungen lassen sich nur erreichen, wenn die technologische Basis stimmt. “Eine offene Kommunikation, stetige Weiterbildungen unseres Teams und Arbeiten mit modernster Ausstattung, sind für uns Grundvoraussetzungen für eine professionelle Leistung.” sagt Faßbender.Lesen Sie im Anwenderbericht, welche Erfahrungen Jergus & Faßbender gemacht und wie PROJEKT PRO ihren wirtschaftlichen Erfolg gesteigert hat. (Foto: Adobe Stock/PROJEKT PRO)

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Inhalt: Bautechnik 12/2020Bautechnik12/2020Inhalt

Abstract

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Baumgärtel, Lukas; Schönbach, Robin; Hartung, Robert; Ruwoldt, Alexander; Klemt-Albert, KatharinaBIM-basierte Kollaboration - Ein phasenorientiertes Ablaufkonzept für digitale BesprechungenBautechnik12/2020817-825Aufsätze

Abstract

Objektbasierte, digitale 3-D-Bauwerksmodelle dienen bei Anwendung der Methode Building Information Modeling als zentrale Informationsquelle für alle Projektbeteiligten und stehen damit auch im Besprechungswesen von Bauprojekten immer mehr im Mittelpunkt. Für die Durchführung modellbasierter Planungsbesprechungen gibt es jedoch kaum Orientierungsmöglichkeiten und Standards, welche eindeutige Ablaufstrukturen, Rollenverteilungen sowie grundlegende IT-Anforderungen der Räume für digitale Besprechungskonzepte betreffen. Die Potenziale der modellbasierten Kollaboration durch die Einführung der Methode BIM bleiben somit oft ungenutzt. Der vorliegende Aufsatz greift die Prozess- und Randbedingungen der BIM-Methodik und Einflussgrößen des Besprechungswesens auf, stellt die Erprobung digitaler Planungsbesprechungen in Projektszenarien anhand von drei Praxisbeispielen dar und zeigt als Ergebnis der Analyse dieser Szenarien ein phasenorientiertes innovatives Ablaufkonzept zur integralen Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung einer modellbasierten Planungsbesprechung inkl. eindeutiger Rollenverteilung sowie Empfehlungen zu Anforderungen an Datenmanagement, Raumausstattung und IT.

BIM-based collaboration - a phase-oriented process concept for virtual design reviews
Object-based, digital 3-D building models are used as a central source of information for all project participants when Building Information Modeling is applied and are thus increasingly becoming the focus of meetings in construction projects. However, there are hardly any orientations or standards for the implementation of virtual design reviews, which concern clear process structures, role distributions as well as basic IT requirements for the rooms of digital meetings. The potentials of model-based collaboration through the introduction of BIM therefore often remain unused. The present article takes up the process conditions of the BIM methodology and influencing variables of meeting processes, describes the implementation of virtual design reviews in three real projects and, as a result of the analysis of these three scenarios, shows a phase-oriented innovative process concept for the integral preparation, realisation and post-processing of a virtual design review, including a clear distribution of roles as well as recommendations on requirements for data management, room equipment and IT.

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Hartung, Robert; Naraniecki, Hubert; Klemt-Albert, Katharina; Marx, SteffenKonzept zur BIM-basierten Instandhaltung von Ingenieurbauwerken mit MonitoringsystemenBautechnik12/2020826-835Aufsätze

Abstract

Die Digitalisierung zählt zu den wichtigsten Veränderungsprozessen in diesem Jahrhundert und betrifft alle Bereiche unserer Gesellschaft. Im Bereich des Bauingenieurwesens bietet die Digitalisierung viele Potenziale für alle Phasen des Lebenszyklus von Bauwerken, die durch Verfügbarmachung von Daten und die Definition neuer Wege der Zusammenarbeit ausgebaut werden können. Digitale Methoden, insbesondere Building Information Modeling (BIM) und Structural Health Monitoring (SHM), bieten für Ingenieurbauwerke der Infrastruktur hervorragende Ansätze, diesem Gedanken gerecht zu werden und können einen Beitrag leisten, den Bauwerksbetrieb effizienter zu gestalten. Der Prozess der Bauwerksprüfung von Infrastrukturbauwerken folgt heute festgelegten Regelinspektionsfristen. Mithilfe des vorgestellten Konzepts soll durch die Verzahnung von BIM und SHM eine digital gestützte Instandhaltung von Eisenbahnbrücken entwickelt werden, um ein prädiktives Instandhaltungsmanagement zu ermöglichen und damit die Zuverlässigkeit von Ingenieurbauwerken über die Lebensdauer hinweg zu verbessern. Im Rahmen der Konzeptentwicklung werden die erforderlichen Methoden und Prozesse definiert, erklärt und harmonisiert.

Concept for BIM-based maintenance of engineering structures with monitoring systems
Digitalization is one of the most important change processes in this century and affects all areas of our society. In the field of civil engineering, digitalization offers many potentials for all phases of the life cycle of structures, which can be expanded by making data available and defining new ways of working with them. Digital methods, in particular building information modeling (BIM) and structural health monitoring (SHM), offer excellent approaches to satisfy this idea, especially for infrastructure engineering structures and can contribute to make the structure operation more efficient. The process of inspection of infrastructure structures follows fixed deadlines. With the help of the presented concept a digitally supported maintenance of railway bridges shall be developed by the interlocking of BIM and SHM in order to enable a predictive maintenance management and thus to improve the reliability of engineering structures over the lifetime. Within the framework of concept development, the required methods and processes are defined, explained and harmonized.

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Wedel, Frederik; Marx, SteffenPrognose von Messdaten beim Bauwerksmonitoring mithilfe von Machine LearningBautechnik12/2020836-845Aufsätze

Abstract

In diesem Aufsatz wird der nichtlineare bzw. instationäre Zusammenhang zwischen Luft- und Bauwerkstemperatur über ein Machine-Learning-Modell abgebildet. Anhand dieser Problemstellung werden verschiedene Anwendungsfälle für Methoden des maschinellen Lernens (Regression) auf Monitoringdaten dargestellt, die aus in der Praxis aufgetretenen Fragestellungen resultieren. Dazu wird auf neuronale Netze als Methode des Machine Learnings spezifisch eingegangen, die im Kontext von Langzeitmonitoringdaten an Talbrücken der VDE 8 angewandt werden. Es wird bspw. gezeigt, dass mithilfe dieser Methoden Messfehler erkannt und kompensiert werden können oder das Bauwerksverhalten vorhergesagt werden kann. Im Ergebnis wird festgehalten, dass diese Methoden ein großes Potenzial für die automatisierte Auswertung großer Datenmengen aufweisen, da keine komplexen physikalischen Modelle benötigt werden. Der Aufsatz legt dabei den Fokus stärker auf die Anwendung von KI-Methoden als auf den mathematischen bzw. theoretischen Hintergrund der Methoden.

Prediction of the bridge temperature using monitoring data and machine learning
In this paper, the nonlinear or rather transient relationship between the air temperature and the building temperature is simulated by a machine learning model. Based on this modelling, different use cases for the application of machine learning regression methods to monitoring data are presented, which resulted from practical questions. Basic knowledge of neural networks will be given and for the calculations, long-term monitoring data of valley bridges from VDE 8 are used. It is shown, for example, that these methods can be used to detect and compensate measurement errors or to predict the behaviour of structures. The results show that these methods, have a great potential for the evaluation of large amounts of data since no physical models are required. The paper focuses more on the application of AI methods rather than on the mathematical or theoretical background of the methods.

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Tabarelli, SimonLösung nichtlinearer Optimierungsaufgaben im Bauingenieurwesen - Über die Visualisierung zur Verifizierung von OptimierungsergebnissenBautechnik12/2020846-855Aufsätze

Abstract

In Zeiten, in denen der Klimawandel und der Naturschutz allgegenwärtige Themen sind, muss sich das Bauwesen die Frage stellen, durch welche Maßnahmen die Bauwerke der Zukunft ressourcenschonend und nachhaltig gebaut werden können. In dieser Hinsicht besitzen einige Disziplinen des Bauingenieurwesens, wie bspw. die Bauphysik und die Materialforschung, offensichtliches Optimierungspotenzial. Der konstruktive Ingenieurbau besitzt bei dem Entwurf und der Bemessung von Tragwerken ebenfalls ein großes Potenzial zur Optimierung, allerdings sind hier die Optimierungsmethoden hochgradig nichtlinear, komplex und zeitintensiv, weshalb sie nur selten angewendet werden. An dieser Problemstellung setzt eine neu entwickelte Methode zur Visualisierung und Verifizierung von Optimierungsergebnissen an. Die Visualisierung liefert durch die räumliche Darstellung nichtlinearer Zusammenhänge Erkenntnisse, die bei der Einordnung und Verifizierung von Optimierungsergebnissen helfen. Die neue Methode wurde anhand von Benchmark-Testproblemen getestet und erweist sich als leistungsstarkes Tool zur schnelleren und unkomplizierteren Lösung von nichtlinearen Optimierungsproblemen.

Solving non-linear optimization tasks in structural engineering - from visualization to verification of optimization results
In times when climate change and nature conservation are omnipresent issues, the building industry must ask itself which measures can be used to build the structures of the future in a resource-saving and sustainable manner. In this regard, some engineering disciplines, such as building physics and materials research, have obvious potential for optimization. Structural engineering also has great potential for optimization in the design and dimensioning of supporting structures, but the optimization methods here are highly non-linear, complex and time-consuming, which is why they are rarely used. A newly developed method for the visualization and verification of optimization results addresses this problem. Through the spatial representation of non-linear relationships, the visualization provides insights that help with the classification and verification of optimization results. The new method has been tested on benchmark test problems and has proven to be a powerful tool for faster and less complicated solving of non-linear optimization problems.

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Saathoff, Fokke; Kaehler, Christian; Fürst, SebastianUntersuchung, Analyse und Bewertung von Dünenerosionen an der deutschen OstseeküsteBautechnik12/2020856-867Aufsätze

Abstract

An der Ostseeküste Mecklenburg-Vorpommerns und Schleswig-Holsteins wird die Küstenlinie häufig durch Landesküstenschutzdünen geschützt. Im aktuellen Bericht des IPCC werden für die Zukunft ein deutlicher Anstieg des Meeresspiegels und eine Zunahme von Sturmfluten prognostiziert. Dünenbauwerke sind von dieser Entwicklung direkt betroffen. Im BMBF-Forschungsprojekt PADO untersuchten Wissenschaftler der Professur Geotechnik und Küstenwasserbau (Universität Rostock) zusammen mit verschiedenen Partnern, wie Dünen im Ernstfall in Längsrichtung versagen, wie Polderflächen durch eine Dünenbresche geflutet werden und wie sie sich nach Absinken der Hochwasserwelle wieder entleeren. Für die Untersuchung der Dünendynamik bei Hochwasserereignissen wurde ein großmaßstäbliches Dünenbauwerk an der Ostseeküste in Rostock-Warnemünde errichtet. Durch eine umfangreiche Instrumentierung des Bauwerks und ein neu entwickeltes innovatives Messsystem konnten alle relevanten Prozesse im Hochwasserfall erfasst werden. Die so gewonnenen Daten dienen u. a. als Grundlage für die Kalibrierung numerischer Modelle, weiterführende Untersuchungen zur Hydrologie im Hinterland und zur umwelt- und sozioökonomischen Bewertung der möglichen Auswirkungen. Mit den Ergebnissen des Projekts konnten neue relevante Erkenntnisse zur Dünendynamik generiert und die Bemessungsansätze für Dünen und kombinierte Küstenschutzsysteme mit Dünen und Deichen weiterentwickelt werden.

Investigation, analysis and evaluation of dune erosion at the German Baltic Sea coast
The coastline at the Baltic Sea in Mecklenburg-Vorpommern and Schleswig-Holstein is often protected by coastal protection dunes. The latest IPCC report predicts a significant sea level rise and an increase in storm surges in the future. Dune constructions are directly affected by this development. In the BMBF research project PADO, scientists from the Chair for Geotechnics and Coastal Engineering (University of Rostock) investigated in cooperation with various partners how dunes fail during a storm surge, how polders are flooded through a dune breach and how they empty when sea level falls again. For the investigation of the dune dynamics during storm surges, a large-scale dune construction was built on the Baltic Sea coast in Rostock-Warnemünde. Through complex instrumentation of the construction and a new innovative measurement system, all relevant processes during the storm surge could be measured. The obtained knowledge was the base for the calibration of numerical models, further investigations of the hydrology in the hinterland and for the environmental and socio-economic evaluation of the possible consequences. With the results of the project new relevant knowledge on dune dynamics could be generated. The design approaches for dunes and combined coastal protection systems with dunes and dikes could be approved.

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Osthoff, DavidZu den Ursachen und zur Vermeidung von Schlosssprengungen bei kombinierten SpundwändenBautechnik12/2020868-877Berichte

Abstract

Kombinierte Spundwände aus Trag- und Zwischenbohlen sind eine langjährig bewährte Lösung und werden dann eingesetzt, wenn die Tragfähigkeit oder die Steifigkeit von Wellenspundwänden nicht mehr ausreicht. Die Verbindung zwischen Trag- und Zwischenbohlen erfolgt über die Spundwandschlösser. Während des Einbringens der Zwischenbohlen kann es zu einem Herauslaufen oder einem Blockieren des verbindenden Spundwandschlosses kommen. Diese sog. Schlosssprengungen sind umgehend zu sanieren, um Erosion des anstehenden Bodens und somit Versackungen hinter der Wand zu verhindern. Im folgenden Beitrag werden mögliche Ursachen für Schlosssprengungen aufgeführt und evaluiert. Die Untersuchungen umfassen neben einer Fallstudie zu ausgeführten kombinierten Spundwänden Labor- und Feldversuche, die in Verbindung mit Finite-Elemente-Berechnungen die mechanischen und mechanisch-thermischen Prozesse im Schloss während der Einbringung betrachten. Zur Vermeidung von Schlosssprengungen bei kombinierten Spundwänden werden Lösungsaspekte im Rahmen der Planung, der Herstellung und der Ausführung vorgestellt. Dies erfolgt in Ergänzung zu den bestehenden Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen (EAU).

Interlock declutchings of combined sheet pile walls
Combined sheet pile walls are consisting of king and intermediate piles and are used when the load-bearing capacity or the rigidity of usual sheet pile walls is no longer sufficient. The connection between the king and intermediate piles is assured by interlocks. During installation of the intermediate piles, the connecting interlock may open or block. These so-called interlock declutchings are to be repaired immediately to prevent the soil from eroding and causing subsidence behind the wall. In this article the causes for interlock declutchings are evaluated. The investigations include a case study as well as various laboratory and field tests which, in conjunction with finite element calculations, consider the mechanical and mechanical-thermal processes in the interlock during installation. In order to avoid interlock declutchings in combined sheet pile walls, recommendations are derived in the context of planning, production, installation and monitoring. This is done in addition to the existing recommendations of the Working Committee for Waterfront Structures (EAU).

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Westermann, Konrad; Meier, Jörg; Pitteloud, LaurentAutomatisierungsaspekte bei der Planung von Baugrube und Gründung eines ForschungszentrumsBautechnik12/2020878-885Berichte

Abstract

Im Zuge der Planung und Ausführung der Baugrube und Gründung des zukünftigen Forschungszentrums von Roche in Basel wurden viele Herausforderungen bewältigt, indem automatisierte Verfahren und digitale Methoden konsequent im Spezialtiefbau angewendet wurden. Das Projekt befindet sich innerstädtisch am Rande des Industrie- und Forschungsareals von Roche mit sensibler Nachbarbebauung. Oberirdisch besteht das Forschungszentrum aus vier Gebäuden mit von Westen nach Osten zunehmenden Höhen von 18 bis 115 m. Diese vier Gebäude sind durch einen gemeinsamen, 140 m langen, 70 m breiten und 22 m tiefen sechsstöckigen Kellerkasten verbunden. Am Standort wurde bereits in den 1970er-Jahren eine Schlitzwand für eine Baugrube mit gleichen Abmaßen erstellt. Zur Reduktion von Bauzeit und Investitionskosten wurde diese 45 Jahre alte Schlitzwand als Baugrubensicherung reaktiviert und der vorhandene Kellerkasten durch einen Neubau ersetzt. Die bestehende Schlitzwand wurde mit bis zu fünf Ankerlagen gegen den Erddruck und den 12 m hohen Wasserdruck im Baugrund gesichert. Die Gründung wurde als kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP) mit einer 1,5 m mächtigen Bodenplatte und 178 Großbohrpfählen bemessen. Die Großbohrpfähle mit einem Durchmesser von 1,2 m und Längen von 10 bis 28 m wurden 12 m unter dem Grundwasserspiegel von der Baugrubensohle aus hergestellt. Durch die Automatisierung der KPP-Iteration wurden der Berechnungsaufwand für die Planer und die Kosten für den Bauherrn deutlich reduziert.

Excavation pit and foundation of a research center
During planning and construction of the excavation pit and foundation of the new research center of Roche in Basel (Switzerland), several challenges have been solved by applying automated procedures and digital methods in civil engineering. The project is located in an urban area on the periphery of the industrial and research site of Roche with sensitive neighbouring buildings. Above ground, the research center consists of four buildings with heights increasing from west to east between 18 and 115 m. These four buildings share a 140 m long, 70 m wide and 22 m deep six-storey basement. At site, a diaphragm wall was constructed in the 1970s for an excavation pit with the same dimensions. This 45-year-old diaphragm wall has been reactivated as excavation pit support for cost- and time-saving reasons and the existing basement had to be replaced by a new one. The existing diaphragm wall was secured with up to five anchor layers to withstand the earth pressure and the 12 m high water pressure in the highly permeable subsoil. The foundation was designed as a combined piled raft foundation (CPRF) with a 1.5 m thick raft and 178 heavy-duty bored piles. The heavy-duty bored piles with a diameter of 120 cm and lengths of 10 to 28 m were constructed 12 m below groundwater level from the bottom of the excavation pit. By automating the CPRF iteration procedure the planning expenses and the construction costs were significantly reduced.

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Grabe, JürgenTechnischer Jahresbericht 2020 des Arbeitsausschusses "Ufereinfassungen" der Hafentechnischen Gesellschaft e. V. (HTG) und der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT)Bautechnik12/2020886Berichte

Abstract

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Bautechnik aktuell 12/2020Bautechnik12/2020887-891Bautechnik aktuell

Abstract


Nachrichten:
Ingenieurbaukunst - Engineering Made in Germany erschienen
HOAI 2021: Planerorganisationen begrüßen Rechtssicherheit, kritisieren aber Fehlen einer klaren Aussage zur Angemessenheit
BVMB kritisiert zu langsamen Netzausbau
“Energie System 2050”: Lösungen für die Energiewende
Broschüre “Neue Arbeitswelten” veröffentlicht

Wettbewerbe: Brick Award 20: Eine Anerkennung für herausragende Ziegelarchitektur

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik12/2020892Veranstaltungskalender

Abstract

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 12/2020Beton- und Stahlbetonbau12/2020Inhalt

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 12/2020Beton- und Stahlbetonbau12/2020Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Auf dem Titelbild zu sehen ist die additive Herstellung einer Wand durch die CONPrint3D-Technologie, ein Extrusionsverfahren für Zementmörtel, das an der TU Dresden entwickelt wurde. Die Betonablage erfolgt hier schichtweise in dünnen Streifen, bis die gewünschte Form erzielt ist. Komplexe Geometrien, die sonst einen aufwendigen Schalungsbau erfordern, werden deutlich kostengünstiger oder gar erst herstellbar. Mit dieser Methode des Beton-3D-Drucks können monolithische Querschnitte von mehreren Dezimetern in einem Arbeitsgang gedruckt werden. Die digitale Betonherstellung und Prozessautomatisierung könnte zu einer Steigerung der Produktivität und zu einer Verringerung des Materialbedarfs im Betonsektor führen. Die wissenschaftliche Fachwelt hat dieses Potenzial erkannt, auch in Europa nimmt die Anzahl der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu diesem Thema exponentiell zu. In dieser Ausgabe berichten drei Beiträge über den Beton-3D-Druck. Im Beitrag auf S. 943-951 wird gezeigt, dass eine Integration von mineralisch getränkten Carbonfasersträngen in 3D-gedruckten Beton mit der neuartigen ProfiCarb-Technologie möglich ist. (Fotos: Prof. Viktor Mechtcherine, TU Dresden, und TU Dresden)

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Breit, Wolfgang"Wege entstehen dadurch, dass man sie geht" (Franz Kafka)Beton- und Stahlbetonbau12/2020933Editorials

Abstract

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Claßen, Martin; Claßen, Johannes; Sharma, RahulKonzeptionierung eines praxisorientierten 3D-Druckverfahrens für den Verbundwerkstoff Stahlbeton (AMoRC)Beton- und Stahlbetonbau12/2020934-942Aufsätze

Abstract

Mit extrusionsbasierten 3D-Druckmethoden herstellbare unbewehrte Betonbauteile sind nur in seltenen Fällen für den Einsatz in realen Bauwerken geeignet, da sie spröde versagen und unzureichende Tragfähigkeiten aufweisen. Daher werden neue Verfahren benötigt, die die Integration von Stahlbewehrung in den Betondruckprozess und damit die additive Fertigung des Verbundwerkstoffs Stahlbeton ermöglichen. Die Konzeptionierung eines praxisorientierten 3D-Druckverfahrens für Stahlbeton, das sog. “Additive Manufacturing of Reinforced Concrete” (AMoRC), ist daher Gegenstand des vorliegenden Beitrags. Im AMoRC-Verfahren werden konfektionierte Stahlbewehrungsstäbe abschnittweise mit einem Lichtbogenbolzenschweißverfahren zu einer dreidimensionalen Bewehrungsstruktur gefügt und simultan mit einem Beton-Extrusionsprozess umdruckt. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Entwicklung des Verfahrens und erste Voruntersuchungen zur Umsetzbarkeit.

Conception of a real world 3D printing method for reinforced concrete (AMoRC)
3D printed plain concrete components (without reinforcement) produced through extrusion-based 3D printing methods are rarely suitable for use in real structures because they fail brittle and have insufficient structural resistance. Therefore, new methods are needed that allow the integration of steel reinforcement into the concrete printing process and thus the additive production of the composite material reinforced concrete. The conceptual design of a practice-oriented 3D printing process for reinforced concrete, the so-called Additive Manufacturing of Reinforced Concrete (AMoRC), is therefore the subject of the present paper. In the AMoRC process, segmented steel reinforcing bars are joined to form a three-dimensional reinforcement mesh using an arc stud welding process and simultaneously overprinted with a concrete extrusion process. This article describes the development of the process and preliminary investigations on its feasibility.

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Neef, Tobias; Müller, Steffen; Mechtcherine, Viktor3D-Druck mit Carbonbeton: Technologie und die ersten UntersuchungsergebnisseBeton- und Stahlbetonbau12/2020943-951Aufsätze

Abstract

Der 3D-Druck mit zementgebundenen Materialien erfordert geeignete Lösungen für die Integration der Bewehrung während des Herstellungsprozesses. Im vorliegenden Aufsatz wird eine neue Technologie vorgestellt, die mineralisch imprägnierte Carbonfasergarne (engl: mineral-impregnated carbon-fibre, MCF) für diesen Zweck verwendet. Diese neue Art der nicht korrosiven Bewehrung weist hervorragende mechanische Eigenschaften, hohe Nachhaltigkeit und Dauerhaftigkeit auf. Entscheidend ist jedoch, dass MCF eine extrem hohe technologische Flexibilität bietet, da sie im frischen Zustand leicht geformt und vollautomatisch verarbeitet werden kann. Der Artikel beschreibt eine neue Düse, die für die Integration der MCF-Bewehrung direkt in Betonfilamente bei den extrusionsbasierten 3D-Druck-Verfahren entwickelt wurde. In jede Betonschicht wurden gleichzeitig drei Carbongarne eingeführt. Die bestehenden Prüfverfahren wurden angepasst, um das Zug- und Biegeverhalten von gedrucktem Carbonbeton sowie die Qualität des Verbunds zwischen Bewehrung und Beton zu beurteilen. Die Versuche ergaben eine mechanische Leistung des gedruckten Betons, die mit der von Textilbeton aus Carbonfasern vergleichbar ist. Die präsentierte Forschung hat die Machbarkeit und das sehr hohe Potenzial der neuen Technologie in Bezug auf die Digitalisierung und Automatisierung des Betonbaus nachgewiesen.

3D printing with carbon concrete: technology and the first test results
3D printing with cement-based materials requires appropriate solutions for the integration of reinforcement during the manufacturing process. The article at hand presents a new technology developed for this purpose which is based on using mineral-impregnated carbon-fibre (MCF) composites. This new type of non-corrosive reinforcement yields excellent mechanical performance, high sustainability and durability. Crucial is however, that it offers extremely high technological flexibility, since MCF can be easily shaped in the fresh state and processed fully automated. The article describes a new nozzle developed for the integration of MCF reinforcement directly into concrete filaments in the context of the 3D printing based on layered extrusion. Three carbon yarns were introduced simultaneously in each concrete layer. The existing testing procedures were adapted for assessing tensile and flexural behaviours of printed carbon concrete as well as of bond between reinforcement and concrete. The experiments showed mechanical performance comparable with that of textile reinforced concrete made with carbon fibre. The research work proved the feasibility and very high potential of the new technology with respect to digitation and automation of concrete construction.

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Großeinsatz für STRABAG AG beim Neubau der BAB 26 West in NorddeutschlandBeton- und Stahlbetonbau12/2020951Nachrichten

Abstract

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Adam, Viviane; Bielak, Jan; Will, Norbert; Hegger, JosefExperimentelle Untersuchungen zur Verstärkung von Brückenfahrbahnplatten mit TextilbetonBeton- und Stahlbetonbau12/2020952-961Aufsätze

Abstract

Etwa die Hälfte der Straßenbrücken in Deutschland wurde vor 1985 gebaut. Als Folge des gestiegenen Verkehrsaufkommens und strengerer normativer Anforderungen kann der Tragfähigkeitsnachweis durch eine Brückennachrechnung häufig nicht erbracht werden. Durch eine gezielte Tragwerksverstärkung lässt sich die Restnutzungsdauer verlängern, was eine erweiterte Planungsphase und Entzerrung der Baumaßnahmen von Ersatzneubauten ermöglicht. Am Institut für Massivbau (IMB) der RWTH Aachen wurden Versuche zur Ermittlung des Biege- und Querkraftverstärkungspotenzials einer Querschnittsergänzung der Brückenfahrbahnplatte mit Carbonbeton durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden 17 Bauteilversuche an Fahrbahnplattenstreifen vorgestellt (verstärkte Versuchskörper und unverstärkte Referenzen). Dabei erfolgte ein Großteil der Versuche mit statischer Belastung, zwei Tastversuche wurden zyklisch beansprucht.

Experimental investigations regarding strengthening of bridge deck slabs with textile reinforced concrete
Half of the bridges on Germany's federal trunk roads were built before 1985. As a result of increases in traffic and stricter requirements of newer standards, a refined assessment often reveals calculative deficits. Specific strengthening measures increase the residual service life and enable an extended planning phase for the new structure. In a joint research project, experimental investigations were carried out at the Institute of Structural Concrete (IMB) of the RWTH Aachen University to determine flexural and shear strengthening potential for the bridge deck slab by increasing the cross-section's depth with carbon concrete. In the present paper, a total of 17 tests on bridge deck slab segments are presented (strengthened specimens and non-strengthened reference tests). For evaluating the strengthening method, the majority of the tests was carried out with static loading, while two tests were cyclically loaded.

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Regierung von Niederbayern genehmigt Bau von Lärmschutzwänden entlang B 15 im Markt ErgoldingBeton- und Stahlbetonbau12/2020961Nachrichten

Abstract

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Schumann, Alexander; May, Maximilian; Schladitz, Frank; Scheerer, Silke; Curbach, ManfredCarbonstäbe im Bauwesen - Teil 2: Verbundverhalten - Verbundversuche an unterschiedlichen CarbonstäbenBeton- und Stahlbetonbau12/2020962-971Aufsätze

Abstract

Carbonbeton findet immer größere Akzeptanz im Bauwesen. Für Carbonbewehrungsmatten gibt es bereits umfangreiche Forschungsergebnisse zum Zug- als auch zum Verbundtragverhalten. Bei Carbonstäben und hier insbesondere zu deren Verbundtragverhalten im Beton besteht hingegen noch erheblicher Forschungsbedarf. Deshalb wurden in experimentellen Auszugversuchen acht unterschiedliche Carbonstäbe mit verschiedenen Oberflächenprofilierungen und Ausgangsmaterialien im hochfesten Beton getestet. Die Verbundergebnisse wurden dem Verbundverhalten eines konventionellen Stahlstabs gegenübergestellt. Anhand der Tests und der vorliegenden Materialien wurde eine Vorzugsstabvariante, eine Oberflächenprofilierung infolge von Fräsung, empfohlen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass einige Carbonstabvarianten maximale Verbundspannungen übertragen können, die mit denen aus dem Stahlbeton vergleichbar sind. Deren vertiefte Betrachtung wird Bestandteil einer weiteren Veröffentlichung sein [1].

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 2: bond behaviour - bond tests with different carbon rebars
Carbon reinforced concrete is becoming more and more accepted in the building industry. The use of mat carbon reinforcement is well researched in regard of the tensile and the bond behaviour. But there is still a considerable need for research in the case of carbon fibre rods and here in particular on the bond behaviour of the rods in concrete. For this reason, 8 various carbon rods with different surface profiles were evaluated in bond tests. The results were compared with the bond behavior of a conventional steel rod. Based on the results, a preferred rod variant was recommended, An in-depth examination of these will be part of a further publication.

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Zdanowicz, Katarzyna; Schmidt, Boso; Hansen, Michael; Marx, SteffenBiege- und Verbundverhalten von chemisch vorgespannten textilbewehrten BetonelementenBeton- und Stahlbetonbau12/2020972-979Aufsätze

Abstract

Die chemische Vorspannung ist ein alternatives Verfahren zur Spannungseinleitung in Beton, das ohne mechanische Spannvorrichtungen auskommt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von dünnen textilbewehrten Quellbetonelementen vorgestellt. Hierzu wurden Verformungsmessungen zum freien und behinderten Quellen an Probekörpern unterschiedlicher Quellbetonmischungen sowie experimentelle Untersuchungen zum Biege- und Verbundverhalten von dünnen, mit Carbontextilgittern bewehrten Probekörpern durchgeführt. Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass die Verwendung von Quellzusatzmitteln das Verhalten des Textilbetons beeinflusst. Die Beanspruchung bei Erstrissbildung sowie die Durchbiegung bei Erstrissbildung können mit zunehmendem Anteil von Quellzusatzmitteln erhöht werden. Zudem erreichen die Probekörper aus Quellbeton höhere maximale Verbundspannungen als entsprechende Probekörper ohne Quellzusatzmittel.

Flexural and bond behaviour of chemically prestressed concrete elements with textile reinforcement
Chemical prestressing is a method of introducing stresses into concrete with the use of expansive admixtures instead of mechanical devices. The paper presents an approach to chemical prestressing of thin textile reinforced concrete elements. Measurements of free and restraint expansion are described, as well as experimental investigations regarding flexural and bond behaviour of thin specimens with carbon textile grids. Results of four-point bending tests on slab members and of bond tests are presented. It was confirmed that the use of expansive concrete influences the behaviour of textile reinforced concrete specimens. The cracking load can be increased with increasing amount of expansive admixture, as well as the deflection at first cracking. Similarly, higher maximal bond stresses are achieved for specimens made of expansive concrete that of control mixture. The results are evaluated and an overview is provided.

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Oppeneder, Johannes; Dittmar, Frank; Tue, Nguyen VietAnalyse von Beton-Stahlrohrsteckverbindungen für Maste - Großversuche und FEM-SimulationenBeton- und Stahlbetonbau12/2020980-993Aufsätze

Abstract

Die Beton-Stahlrohrsteckverbindung wird in dieser Arbeit für die Anwendung bei hybriden Mastkonstruktionen aus der Stahlrohrsteckverbindung weiterentwickelt. Die maßgebende Biegebeanspruchung der Maste wird dabei vom Stahlrohr mit Schubrippen über die Mörtelfuge in das darunterliegende Schleuderbetonrohr eingeleitet. Der Kraftfluss in der Verbindung ändert sich fortlaufend mit der Lastzunahme und wird entscheidend vom Verformungsverhalten der Rohre beeinflusst. Das Trag- und Verformungsverhalten der neuen Verbindung wird in diesem Beitrag anhand zweier durchgeführter Großversuche und begleitender FEM-Simulationen untersucht. Des Weiteren wird anhand zweier variierter Parameter, der Position der Schubrippen sowie einer Steckverbindung ohne Schubrippen der Einfluss auf das Trag- und Verformungsverhalten ermittelt und diskutiert.

Investigation of the load-bearing behaviour of connections of the hybrid mast construction - Large-scale tests and FEM-simulations
The grouted concrete-steel slip joint is developed in this paper for the application in hybrid mast constructions from the grouted steel slip joint. The decisive bending stress of the masts is transferred from the steel pipe with shear keys via the grout joint into the spun concrete pole below. The force flow in the connection changes continuously with the increase in load and is decisively influenced by the deformation behaviour of the poles. The load-bearing and deformation behaviour of the new joint is investigated in this paper by means of two large-scale tests and accompanying FEM simulations. Furthermore, the influence on the load-bearing and deformation behaviour is determined and discussed on the basis of two varied parameters, the position of the shear keys and a grouted slip joint without shear keys.

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Bilfinger macht Münchner Flughafen startklar für die ZukunftBeton- und Stahlbetonbau12/2020993Nachrichten

Abstract

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Plückelmann, Sven; Breitenbücher, RolfVerformungsverhalten von Betonen mit ausgeprägtem plastischen StauchvermögenBeton- und Stahlbetonbau12/2020994-1005Aufsätze

Abstract

Für besondere Anwendungsfälle, wie beispielsweise Stauchschichten im Tunnelbau, liegen bereits erste Ansätze für Mörtel und Betone vor, die durch ein ausgeprägtes plastisches Stauchvermögen charakterisiert sind. Der vorliegende Beitrag beschreibt Versuche zum Stauchverhalten unter Querdehnungsbehinderung von stark porosierten Betonen mit geringer Druckfestigkeit (< 5 N/mm2). In die Versuche wurden Betone mit verschiedenen kompressiblen Additiven (Blähglas/EPS) und unterschiedlichen Wasserzementwerten einbezogen. Des Weiteren wurde das Verformungsverhalten sowohl unter Teilflächen- als auch Vollflächenbelastung untersucht, um unterschiedliche anwendungsbezogene Randbedingungen abzudecken. Auf Grundlage der ermittelten Spannungs-Verformungskurven sowie Gefügeuntersuchungen von Proben vor und nach den Stauchversuchen konnten wesentliche Erkenntnisse zum Stauchverhalten der Betone gewonnen sowie material- und versuchstechnische Einflussfaktoren identifiziert werden.

Deformation behavior of concretes with high plastic compressibility
For special applications, for example compressible layers in tunnel constructions, there are already initial approaches for mortars and concretes, which are characterized by a high plastic compressibility. This paper describes experiments on the compressive behavior of highly porous concretes with low compressive strength (< 5 N/mm2) under transverse strain constraint. Concretes with different compressible additives (expanded glass / EPS) and various water-cement ratios were considered in the tests. Furthermore, the deformation behavior under both partial- and full-area loading was investigated in order to cover different application-related boundary conditions. On the basis of the determined stress-deformation curves as well as investigations on the structure of specimens before and after the compression tests essential findings on the compressive behavior of the concretes could be gained and material- and test-related parameters could be identified.

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