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Der Beitrag umreisst die Gesetzmässigkeiten der Systemkopplung, darauf aufbauend wird am Beispiel tunnelbaulicher Probleme ein Weg aufgezeigt, den Kopplungsvorgang von Systemen trotz der Problemvielfalt auf eine systematische Grundlage zu stellen, um so den Entscheidungsprozess bezüglich des Bauverfahrens durch das Vorhalten von Systemlösungen zu unterstützen.

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Der Aachener Dom war 1978 das erste deutsche Bauwerk, das in die UNESCO-Liste der Weltkulturdenkmäler aufgenommen wurde. Er ist ein bedeutsames historisches Gebäude und eines der größten Beispiele religiöser Architektur. Mit dem Bau des Doms wurde etwa 800 n. Chr. begonnen. Nach mehr als 1200 Jahren permanenter Nutzung zeigte das statische System des Doms beträchtliche Schäden am Mauerwerk, dem mittelalterlichen Ankersystem, der Dachkonstruktion, den Gewölben und den Stützen. Daher sind im zwanzigsten Jahrhundert zahlreiche Verstärkungsmaßnahmen am Tragsystem durch geführt worden. Aufgrund der Lage des Doms in einer seismisch aktiven Region ist die Untersuchung des seismischen Verhaltens, die in diesem Artikel vorgestellt wird, notwendig. Grundlage der Untersuchungen ist ein detailliertes Finite-Elemente-Modell, das mit gemessenen Eigenfrequenzen kalibriert wurde. Für die rechnerischen Nachweise wurden Untersuchungen nach dem Antwortspektrenverfahren und auch Zeitverlaufsberechnungen durchgeführt.

Die Nanotechnik stellt strenge Anforderungen bezüglich der Erschütterungen an die Bauwerke. Planer sehen sich mit der Aufgabe konfrontiert, zur Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeitextrem erschütterungsarme Bauwerke zu konzeptionieren. Nicht selten müssen die Erschütterungen im Bauwerk deutlich unter dem Niveau liegen, welches der Baugrund natürlicherweise einleitet. Die Frage realistischer Grenzwerte sowie deren Messung und Beurteilung wird beschrieben und anhand eines Beispielprojekts verdeutlicht.

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Das Fraunhofer-interne Projekt “BauCycle” entwickelt eine ganzheitliche Verwertungsstrategie für feinkörnigen Bauschutt, welcher bisher meist ungenutzt auf Deponien verbracht wird. In einem ersten Schritt wurde eine Methodik zur “chemischen” Sortierung von Bauschutt kleiner 2 mm entwickelt um Störstoffe wie Gips selektiv aus Beton oder Kalksandstein austragen zu können. Basierend auf den Sortiermöglichkeiten fand die Entwicklung von Bauprodukten mit einem signifikanten Anteil an Bauschutt statt. Es konnte ein Porenbetonstein hergestellt werden bei dem der Primärrohstoff Sand zu 30 Ma.-Prozent durch feinkörniges Bauschuttmaterial ersetzt werden konnte. Zudem wurde ein Akustikputz für Innenanwendungen entwickelt, welcher absolut vergleichbar zu marktüblichen Produkten ist. Neben der Entwicklung neuer Produkte steht auch die Betrachtung geltender Richtlinien im Hinblick auf den Einsatz von neuentwickelten Baustoffen sowie deren ökologische Wirkung im Fokus. Dazu wurden relevante Indikatoren wie Rohstoffqualität und -verfügbarkeit definiert und für eine Modellregion dargestellt. Dies geschah nicht zuletzt unter Berücksichtigung logistischer Parameter. Der finale Schritt im Projekt ist die Implementierung einer Handelsplattform über welche Bauschuttfraktionen bedarfsgerecht angeboten bzw. nachgefragt werden können.

BauCycle - a hollistic approach to reuse fine construction and demolition waste
The goal of the Fraunhofer-internal research project “BauCycle” is to develop a holistic approach for the reuse of fine construction and demolition waste (C&DW). In a first step a procedure was implemented to enable a selective separation of C&DW according to the chemical composition of the individual particles. For instance this enables to separate gypsum from the bulk material. Based on the possibilities of separation several products for the building sector were developed. For autoclaved aerated concrete (AAC) we achieved a replacement of 30 wt.-percent of the primary sand by C&DW material. Furthermore, a sound absorbing plaster was developed possessing the same functional properties than commercially available products. Besides the development of new building products the usage of C&DW as a raw material according to applicable regulations and its ecological effectiveness was considered. Parameters like “quality of raw materials” and “availability of raw materials” were predefined and depicted for a model region in Germany. Also logistics were included in this simulation. As a final step a marketing platform is planned to enable a tailor-made trade of C&DW according to a costumers need.

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Seit Beginn des 21. Jahrhunderts erlebt der Holzbau europaweit eine Renaissance und erreicht mit dem Bau moderner Holzbauwerke ganz neue Dimensionen. Bisher werden im konstruktiven Holzbau fast ausschließlich Nadelhölzer eingesetzt. Zwar bieten Laubhölzer wesentlich höhere Festigkeits- und Steifigkeitswerte, doch deren Aufbereitung zu konstruktiven Werkstoffen war bisher zu teuer. Seit August 2014 ist erstmals ein industriell hergestellter, konstruktiver Werkstoff aus Laubholz verfügbar - BauBuche, ein Furnierschichtholz aus europäischer Rotbuche. Dieser neue Werkstoff besitzt eine außergewöhnlich hohe Tragfähigkeit und ermöglicht schlankere Bauteile sowie größere Spannweiten im Holzbau. Im Vergleich zu Nadelholzwerkstoffen führt der Einsatz von BauBuche zu erheblichen Materialeinsparungen. Der Vergleich mit Stahl zeigt, dass BauBuche das Potenzial hat, dem Holzbau neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen. Das Produkt ist bauaufsichtlich zugelassen und die Bemessung erfolgt nach Eurocode 5. Die hohe Festigkeit und die hohe Rohdichte erfordern jedoch punktuelle Sonderregelungen.

BauBuche - the sustainable high-performance material
Since the beginning of the 21st century, timber construction has been experiencing a Europe-wide renaissance, and we are witnessing new dimensions opening up in terms of timber structures. At present, timber construction is limited almost exclusively to softwoods. Although hardwoods offer much greater strength and stiffness, up to now the process of converting them into building materials has been too costly. August 2014 saw the launch of the first industrially manufactured construction material derived from hardwood - BauBuche, a laminated veneer lumber produced from European beech. This new material has an exceptionally high load-bearing capacity, and therefore permits more slender structural components and longer spans in timber construction. Compared with softwoods, BauBuche reduces material consumption considerably, while a comparison with steel shows that BauBuche has the potential to open up completely new applications for timber construction. BauBuche has national technical approval and conforms to the Eurocode 5 rules for the design of timber structures. The high strength and density, however, mean that special rules apply for certain individual aspects.

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Die Bedeutung von Robotersystemen in der Bauwerkserstellung wird künftig stetig zunehmen. Das zeigt sich u. a. an den zunehmenden Pressemeldungen über erfolgreiche Bauvorhaben und der steigenden Anzahl an verfügbaren Systemen. In diesem Artikel wird untersucht, wo die spezifischen Stärken und Schwächen einzelner Robotersysteme liegen. An der Universität Duisburg-Essen wird derzeit am Einsatz von Seilrobotern im Mauerwerksbau geforscht. Der vorliegende Artikel präsentiert erste Ergebnisse der Versuchsreihen am Seilroboter. Grundlage bilden die gewonnenen Erkenntnisse sowie die Auswertung vorhandener Literatur und die Sichtung von aktuellem Videomaterial. Ein Ergebnis ist, dass jedes Robotersystem spezifische Stärken und Schwächen aufweist und der Seilroboter gut im Mauerwerksbau eingesetzt werden kann. Es zeigt sich, dass die Kombination und Parallelfertigung mit verschiedenen Robotersystemen langfristig die gefundenen Schwächen einzelner Systeme ausgleichen kann.
(zuerst veröffentlicht: Malkwitz, A., Spengler, A.J., Bruckmann, T. (2019) Baubetriebliche Untersuchung von Robotersystemen im Mauerwerksbau. Bautechnik, 96: 375-379. https://doi.org/10.1002/bate.201800090)

Die Bedeutung von Robotersystemen in der Bauwerkserstellung wird künftig stetig zunehmen. Das zeigt sich u. a. an den zunehmenden Pressemeldungen über erfolgreiche Bauvorhaben und der steigenden Anzahl an verfügbaren Systemen. In diesem Artikel wird untersucht, wo die spezifischen Stärken und Schwächen einzelner Robotersysteme liegen. An der Universität Duisburg-Essen wird derzeit am Einsatz von Seilrobotern im Mauerwerksbau geforscht. Der vorliegende Artikel präsentiert erste Ergebnisse der Versuchsreihen am Seilroboter. Grundlage bilden die gewonnenen Erkenntnisse sowie die Auswertung vorhandener Literatur und die Sichtung von aktuellem Videomaterial. Ein Ergebnis ist, dass jedes Robotersystem spezifische Stärken und Schwächen aufweist und der Seilroboter gut im Mauerwerksbau eingesetzt werden kann. Es zeigt sich, dass die Kombination und Parallelfertigung mit verschiedenen Robotersystemen langfristig die gefundenen Schwächen einzelner Systeme ausgleichen kann.

Investigation of robot systems in masonry construction
The relevance of robot systems in building construction will increase in the future. This can be seen, among other things, in the number of press releases about successful construction projects and the increasing number of presented systems. This article examines the specific strengths and weaknesses of different robot systems. The University of Duisburg-Essen is researching the use of cable robots in brickwork construction. This article presents the first results of a series of tests on this cable robot. It is based on the obtained knowledge, the review of existing literature and the analysis of video material. One result is that each robot system has specific strengths and weaknesses and the cable robot can be applied in masonry construction. It has been shown that the combination and parallel production with different robot systems can compensate for the weaknesses of other systems in the long term.

Diese Studie untersucht die baubetrieblichen und bauwirtschaftlichen Potenziale der Echtzeitmessung der Festigkeitsentwicklung von Beton für die Herstellung von Stahlbetondecken. Als Modellprojekt wird ein zehnstöckiges Hochhaus untersucht. Im ersten Schritt wird die Anwendung der Echtzeitmessmethodik für eine Ausführungsvariante des Projekts in Scheibenbauweise untersucht. Der starke Einfluss des Verhältnisses der Deckenausschalfristen zur Herstellungsdauer der vertikalen Stahlbetonrohbauelemente auf die Bauzeit veranlasst eine darauffolgende Analyse des Projekts in Skelettbauweise. Die Messung der Betonfestigkeiten bietet für die Scheibenbauweise die Möglichkeit, die Festigkeitsentwicklung über die Betongüte im Verhältnis zur Herstellungsdauer der Wände zu steuern sowie die Vorhaltemenge an Deckenschalungselementen zu halbieren und somit Kosten einzusparen. Sie bietet für die ausgeführte Scheibenbauweise aber nicht die Möglichkeit einer Reduktion der Bauzeit, weil die Deckenausschalfristen den kritischen Weg des Bauablaufs nicht beeinflussen. Jedoch ermöglicht eine Miteinbeziehung der Echtzeitmessung der Betoneigenschaften in den Entwurf der Rohbaustruktur eine Abstimmung der Deckenausschalfristen mit der Herstellungsdauer der vertikalen Tragkonstruktion im Sinne einer Bauzeitverkürzung. Somit kann für die Skelettbauweise zusätzlich zur Reduktion der Vorhaltemengen an Deckenschalelementen eine Reduktion der Gesamtbauzeit erzielt werden.

Operational and economic potentials by real-time measurement of concrete strength
This study analyzes the real-time measurement of concrete strength regarding its operational and economic potentials for the construction of reinforced concrete ceilings. As example project a ten-storey high-rise building is analyzed. As a first step the application of the real-time measurement methodology for the building executed as disk construction was examined. It can be seen that the ratio of ceiling stripping times to production times for vertical structure elements has a relevant influence on the overall construction time, wherefore the project is furthermore analyzed as skeleton construction. For the disk construction the measurement of the concrete strengths offers the possibility to set the concrete quality in relation to production times for walls as well as to halve the amount of ceiling formwork elements and thus to save costs. However, for the disk construction the methodology does not offer the possibility of construction time reduction, due to the fact that formwork stripping times do not affect the critical path of the construction process. However, involving real-time measurement of concrete properties into the design of the structure enables the adjustment of ceiling stripping times according to production times for vertical support elements. Thus, for the skeleton construction in addition to the reduced amount of required ceiling formwork elements a reduction of the total construction time can be achieved.