Zum Titelbild Mehr als vier Kilometer Sicherheit
- Umlaufende Fluchtbalkone für Schulgebäude
Der neue Stadtteil Freiham ist eines der größten Stadtentwicklungsprojekte Münchens und wird ca. 25.000 Bewohnern ein neues, attraktives Lebensumfeld bieten. Als wichtiger Baustein entsteht derzeit der Bildungscampus. Er besteht aus Gymnasium, Realschule sowie Grund- und Förderschule und einer Doppelsporthalle. Die Architekten realisierten bei allen Gebäudekomplexen den vorgeschriebenen zweiten Rettungsweg über Fluchtbalkone, die jedes Geschoss komplett umlaufen. Die Fluchtbalkone gliedern die Fassade horizontal und verleihen den Gebäuden Tiefe. Die insgesamt vier Kilometer langen Fluchtbalkone sind alle mit Schöck Isokorb von der Schöck Bauteile GmbH befestigt um Wärmebrücken zu vermeiden und die starken Kräfte, die auf der Verbindung von Gebäude und Balkon wirken, abzufangen. (Foto: Glass GmbH Bauunternehmung)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Historische Eisenbetondecken weisen oft beeindruckende Schlankheiten auf. Die nachhaltige Nutzung der denkmalgeschützten Bausubstanz in z. T. geänderter Funktion bedarf eines Nachweises der Standsicherheit. Die Bestandskonstruktionen lassen sich nach üblichen, aktuell gültigen Bemessungsverfahren oftmals nicht nachweisen. Dem steht häufig die Feststellung einer bis dato schadensfreien Nutzung gegenüber. Parallel zu Belastungsversuchen erscheint der Ansatz der Gewölbetragwirkung von Platten mit horizontaler Verformungsbehinderung vielversprechend als denkmalgerechte und wirtschaftliche Lösungsmöglichkeit zur Minimierung von Ertüchtigungsmaßnahmen. Anhand materiell und geometrisch nichtlinearer Berechnungen wurden die prinzipiellen Effekte bei schlanken, einachsig gespannten Decken untersucht. Auf Basis der Theorie zur Compressive Membran Action wurde ein vereinfachtes Berechnungsmodell für qualitative Parameterstudien entwickelt. Die Nachweisführung mit dem Modell im Rahmen der gültigen Normung zeigt z. T. signifikante Traglastreserven auf. Die Anwendung des Modells bedarf einer eingehenden Materialerkundung im Bestand.

Vault bearing effect of continuous iron concrete slabs - rescue of functioning monuments?
Historic iron concrete slabs often have impressive slenderness. The sustainable use of listed buildings in a partially modified function requires proof of structural security. The existing constructions can often not be proven according to the usual, currently applicable design methods. This is often contrasted with the observation of a damageless use so far. Parallel to load tests, the approach of the vault bearing effect of slabs with horizontal deformation restriction appears promising as a monument-compatible and economical solution for minimizing retrofitting measures. Based on material and geometrical nonlinear calculations, the principal effects of slender, one-direction spanned slabs were investigated. Based on the theory of Compressive Membrane Action, a simplified calculation model for qualitative parameter studies was developed. The verification method with the model within the scope of the valid standards shows partially significant load reserves. The application of the model requires an in-depth material exploration in the existing structure.

Der Tragwerksentwickler FREI OTTO hat die Multihalle für die Bundesgartenschau 1975 in Mannheim gemeinsam mit den Ingenieuren von Ove Arup und den Architekten CARLFRIED MUTSCHLER und JOACHIM LANGNER entworfen, entwickelt und verwirklicht. Der Bau gilt als Meilenstein des überwiegend druckbeanspruchten Leichtbaus. Das filigrane Flächentragwerk war damals und ist heute noch die größte freitragende Holzgitterschalenkonstruktion weltweit mit Spannweiten von bis zu 80 m. Der kreative Planungsprozess war kaum weniger interessant und ist bis heute vorbildlich. Der Prüfingenieur FRITZ WENZEL hat diesen Prozess begleitet und überwacht. Heute, fast 44 Jahre später, benötigt man in ähnlichem Maß Forschergeist, Kreativität, Innovationsfreude und Mut, um das großartige Denkmal als weiterhin beispielhaftes Leichtbau-Experiment zu retten.

Innovation via inspiration and creativity - saving the multihall as a further exemplary lightweight construction experiment
The structural designer FREI OTTO developed and realized the multihall for the Federal Garden Show in Mannheim in 1975 together with the engineers of Ove Arup and the architects CARLFRIED MUTSCHLER and JOACHIM LANGNER. The structure is regarded as a milestone of lightweight constructions predominantly under compression. The lightweight structure was then and is still today the largest self-supporting wooden lattice shell construction worldwide with spans up to 80 m. The creative planning process was hardly less interesting and remains exemplary to this day. Test engineer FRITZ WENZEL accompanied and supervised this process. Today, nearly 44 years later, we need a similar degree of exploratory spirit, creativity, innovation and courage to save the magnificent monument as a further exemplary lightweight experiment.

Die zur Bundesgartenschau 1975 im Mannheimer Herzogenriedpark errichtete Multihalle mit ihrer leicht und weit spannenden Gitterschale, einem Werk des 2015 verstorbenen Architekten FREI OTTO, ist in die Jahre gekommen. Ihre außergewöhnliche, aus Holzlatten gefertigte Konstruktion erfährt weltweit Bewunderung. Seit 1998 ist die Multihalle eingetragenes Baudenkmal. Im Jahre 2011 musste sie, zunehmender Schäden wegen, für Veranstaltungen gesperrt werden. Seitdem gibt es unterschiedliche Vorstellungen und Vorschläge, was mit dem Bauwerk geschehen kann. Nachstehend werden das Entstehen und der derzeitige Zustand der Holzgitterschale beschrieben und die Möglichkeiten und Grenzen bautechnisch und denkmalpflegerisch angemessener Reparatur aufgezeigt.

Multihalle Mannheim - how to continue with Frei Otto's wooden lattice shell?
The lightweight and wide spanning wooden grid shell of the Multihalle Mannheim, conceived and developed for the 1975 Federal Garden Show by the late architect FREI OTTO, is getting up in years. The extraordinary lattice construction finds worldwide acknowledgement. Since 1998, the Multihalle ranks as a listed monument. Because of increasing damage, the hall had to be closed in 2011. Since then, different ideas have arisen about what can be done with the building and what can it be used for. Hereinafter the origin and the current state of the wooden grid shell will be described and the possibilities and limits of technical repair and monument preservation will be expounded.

Die Hyparschale in Magdeburg war jahrelang eines der prägenden Beispiele für Schalenbauten in Deutschland. Das von ULRICH MÜTHER im Jahre 1969 errichtete Bauwerk war über Jahrzehnte eines der größten Schalenbauwerke in Deutschland und somit eines der Wahrzeichen in Magdeburg und wurde 1990 in die Denkmalliste aufgenommen. Im Laufe der Zeit traten jedoch erhebliche Mängel und Abnutzungserscheinungen auf, weshalb das Gebäude 1997 gesperrt wurde. Um einen Abriss des einzigartigen Schalentragwerks zu verhindern, wurde jahrelang nach einer geeigneten Sanierungs- und Instandsetzungsvariante für die filigrane Tragstruktur gesucht. Im Zuge dessen stellte sich heraus, dass lediglich eine Sanierung mit der Carbonbeton-Technologie für diesen Anwendungsfall infrage kommen kann, um das Tragwerk vor dem Abriss zu schützen. Das Schalenbauwerk wird mit einer 10 mm dünnen Carbonbetonschicht auf der Ober- und Unterseite verstärkt, sodass die historische Tragstruktur nichts an ihrer Filigranität einbüßt. Die Planungen der Sanierung des Schalentragwerks sind weitgehend abgeschlossen und die Bauausführung für das Frühjahr 2019 vorgesehen.

Retrofitting of the Hyparshell in Magdeburg
For many years, the Hyparshell in Magdeburg has been one of the defining examples of shell structures in Germany. Erected by ULRICH MÜTHER in 1969, the building was one of the largest shell constructions in Germany for several decades and therefore one of the well-known landmarks in Magdeburg. However, considerable defects and damages have occurred over time. Due to this fact, the building was closed in 1997. In order to prevent a demolition of this unique slim shell construction, years of research for a suitable renovation and repair option for this filigree structure have passed by. It turned out, that only a retrofitting with carbon concrete technology can be considered as a permanent solution to protect the structure from demolition. The shell construction will be strengthened with a 10 mm thin carbon concrete layer on the top and bottom of the existent structure. All necessary plans for the renovation of the shell constructions have been completed and the building works will be performed in spring 2019.

Die älteste noch nutzbare Steinbogenbrücke Deutschlands ist seit 2010 behutsam instand gesetzt und im Juni 2018 wieder komplett zur Nutzung freigegeben worden. Aufbauend auf Voruntersuchungen und Musterinstandsetzungen mussten bei der Planung zum einen die baurechtlichen und verkehrspolitischen Anforderungen an eine innerstädtische Verkehrsverbindung berücksichtigt werden. Zum anderen waren bei der Bauausführung die Bau- und Zierelemente von der Erbauungszeit zwischen 1135 und 1146 über erste Sanierungsphasen bis hin zu Kriegszerstörungen und verkehrstechnischen Ertüchtigungen angemessen zu bewahren. Der Bericht gibt einen Überblick über die Voruntersuchungen, die Planungen und ihre Randbedingungen sowie die daraus resultierenden Instandsetzungsarbeiten an einem nach wie vor genutzten Verkehrsbauwerk, das als Bestandteil des Denkmalensembles der historischen Altstadt von Regensburg zwischenzeitlich zu den Welterbestätten der UNESCO zählt.

Museum piece or traffic construction - aspects to the restoration of the stone bridge in Regensburg
The oldest usable stone arch bridge in Germany has been carefully repaired since 2010 and has been reopened for use in June 2018. Based on preliminary investigations and model repairs, the planning had to take into account, on the one hand, the building and transport requirements for an inner-city transport link. On the other hand, during the repair, the construction and ornamental elements had to be adequately preserved from the construction period between 1135 and 1146 to the first renovation phases to the destruction of war and traffic facilities. The article provides an overview of the preliminary investigations, the planning and their boundary conditions, as well as the resulting repair work on a still used transport structure, which is part of the monument ensemble of the historic old town. In the meantime, Regensburg is one of the UNESCO World Heritage Sites.

Im Kontext denkmalpflegerischen Umgangs mit historischen Bauwerken stellen Freilichtmuseen einen Sonderfall dar. Die Umsetzung eines Baudenkmals in das Museum ist dabei in mehrfacher Hinsicht ein gravierender Eingriff. Der Transfer kann bspw. mit deutlich veränderten äußeren Beanspruchungen des Bauwerks einhergehen, etwa veränderten Schneelasten in dem Fall einer Umsetzung von einem Originalstandort im Flachland in ein höher gelegenes Museum. Wird beim Wiederaufbau die Ausrichtung des Bauwerks verändert, können bisher geschützte Fassadenabschnitte verstärkt der Witterung ausgesetzt sein. Ebenso bedingt die Museumsnutzung üblicherweise erheblich veränderte Ansätze für die auf das Binnengefüge anzusetzenden Verkehrslasten.
Diese Aspekte wurden in der Gründungsphase zahlreicher Museen fallweise nicht berücksichtigt. Die inzwischen erforderliche Baupflege und Instandsetzung an den musealisierten Gebäuden erfordert daher für diese Objekte eine statisch-konstruktive Neubewertung bis hin zur Revision einzelner, beim Wiederaufbau getroffener Entscheidungen. Notwendige Ertüchtigungsmaßnahmen unterliegen im Kontext eines Freilichtmuseums besonderen Anforderungen und müssen sich in bestehende Ausstellungskonzepte einfügen.
Die besonderen Herausforderungen bei der Instandsetzung musealisierter Baudenkmäler werden anhand von zwei Fallbeispielen dargestellt.

Buildings as musealized objects? Structural aspects of the translocation of historic monuments
In the context of heritage conservation, open air museums form a special case. The translocation of an historic building to a museum is a considerable intervention into its structure and fabric. In many cases, the transfer comes along with the modification of different conditions. If, for example, an object is relocated to a higher altitude, increased snow loads have to be taken into account. A modification of the building's orientation might expose vulnerable facade sections to the atmospheric conditions, thus resulting in medium-term damage. For the utilization as an accessible exhibit, modified payloads have to be taken into account.
In the realization of several open air museums in the second half of the 20th century, these aspects were in many cases neglected. In these cases, building maintenance and necessary restoration works make a structural reassessment necessary. Planning and implementation should be adapted to the special needs of the museums.
The special challenges of a musealized object's structural restoration are illustrated with two case studies.

Der Neubau der Jugendherberge Bayreuth ist ein Vorzeigeprojekt der Modernisierungs- und Erneuerungsstrategie des Deutschen Jugendherbergswerks. Er ist Bestandteil eines Gesamtkonzepts zur Entwicklung von architektonisch und sozial zeitgemäßen Jugendgästehäusern, das in Form von prototypischen Bauwerken umgesetzt werden und Ausgangspunkt für eine neue Generation von Jugendherbergsgebäuden sein soll. Ziel des Konzepts ist eine funktional und gestalterisch anspruchsvolle Neuinterpretation der Bauaufgabe Jugendherberge. Insbesondere gehören zu dieser Strategie innovative räumliche Konfigurationen, Nachhaltigkeit in funktionaler, baulicher und energetischer Hinsicht sowie die Verbindung von kulturellen und sportlichen Angeboten. Das Tragwerk des Gebäudes ist im Sinne dieser übergeordneten Planungsziele in einer Hybridbauweise aus Holz und Stahlbeton gebaut. In tragwerksplanerischer Hinsicht bemerkenswert sind insbesondere eine geometrisch komplexe, doppelt gekrümmte Dachkonstruktion in Holzbauweise und der Einsatz von parametrischen Planungswerkzeugen.

Youth hostel Bayreuth: conceptually innovative and structurally hybrid
The new youth hostel building is a showcase of the modernisation and renewal strategy of the German youth hostel association. It is part of a master plan to develop youth hostels that are architecturally and socially contemporary. These new prototypic buildings are to be the starting point for a new generation of youth hostels. This concept aims for a demanding reinterpretation of the design of youth hostels with respect to function and architecture. Key parts of this strategy are innovative spatial configurations as well as functional, constructional, and energetical sustainability. It also seeks to combine cultural and sports activities. Following the premises outlined above, the structure of this building was conceived as a hybrid structure made from timber and reinforced concrete. Especially notable in regard to the structural design is the geometrically complex double-curved timber roof structure, and the use of parametric design tools.

Eng mit der Stadt Erfurt und ihrer Geschichte verbunden haben die Baumeister des Mittelalters mit den Stiftskirchen St. Marien und St. Severi zwei Gotteshäuser auf dem Domberg geschaffen, die weit über die Grenzen Thüringens ein beeindruckendes Zeugnis gotischer Kirchenbaukunst geben. Die Besonderheit hier der Domhügel “mons Sancti Severi - Berg des heiligen Severus”, welcher nach Osten hin steil abfällt und durch großartige mehrgeschossige gewölbte Substruktionen, die Kavaten, umbaut ist. Dieser Beitrag beschreibt neben der beeindruckenden Baugeschichte aktuelle Instandsetzungsmaßnahmen zum Erhalt der Kavaten. Nach einer Analyse des Bauwerkszustands und Formulierung der Instandsetzungsziele werden die gesteinsrestauratorische Instandsetzung und die Erneuerung des Oberbaus erläutert. Abschließend wird auf die im Rahmen der Baumaßnahme durchgeführte experimentelle Tragfähigkeitsbewertung eingegangen.

Cathedral Church of St Mary, Erfurt - repair and restoration of the vaulted arches
The medieval master builders of Erfurt created two churches that are inseparately linked with the city and its history - the collegiate churches of St Mary and Severus - on the Cathedral Hill, or Domberg, both impressive examples of Gothic church design that are famous far beyond the borders of Thuringia. What is unusual here is the Cathedral Hill, “mons Sancti Severi - mountain of Saint Severus”, sloping away steeply to the east and enclosed by massive, multi-storey substructures in the form of vaulted arches. In addition to the impressive history of the construction, this article also describes the latest repair measures to support the vaulted arches. After an analysis of the structural condition and the formulation of the repair objectives, the stone restoration and the renewal of the upper structure are explained. Finally, the experimental load-bearing capacity evaluation carried out as part of the building measures is discussed.

Die brandschutztechnischen Regelungen fordern zusätzlich zum üblichen Feuerwiderstand an ein Deckensystem in Verbundbauweise für die stählerne Tragkonstruktion der Fußbodentragschicht im Deckenhohlraum die Feuerwiderstandsklasse R30. Um diese Feuerwiderstandsklasse zu erreichen, sind bisher Brandschutzmaßnahmen für die Stahlquerschnitte erforderlich. Solche Brandschutzmaßnahmen erschweren die Wettbewerbsfähigkeit von Deckensystemen in Verbundbauweise. Fraglich ist, ob die vorhandenen Brandlasten im Deckenhohlraum und die Ventilationsverhältnisse überhaupt ein Brandszenario ermöglichen, das mit der Temperaturentwicklung der Einheits-Temperaturzeitkurve vergleichbar ist. Diese Frage war ein zentrales Thema des Forschungsprojekts P1139. Im Ergebnis wurde ein Naturbrandszenario für den Hohlraum von Deckensystemen entwickelt, welches auf realen Brandlasten und Ventilationsbedingungen basiert. Unter Verwendung dieses Naturbrandszenarios wurden zwei Großbrandversuche mit einem innovativen vorgespannten Verbunddeckensystem durchgeführt, um den Einfluss auf das Tragverhalten bei einer Brandbeanspruchung im Hohlraum des Deckensystems beurteilen zu können.
In diesem Beitrag werden die experimentellen und numerischen Untersuchungen zum Erwärmungs- und Tragverhalten des Deckensystems infolge des Naturbrandszenarios für den Hohlraum beschrieben. Zusätzlich zu den experimentellen Untersuchungen wird ein numerisches 3-D-Modell in Abaqus erstellt, das mit den Versuchsdaten validiert wird und mit dessen Hilfe die Systemtragwirkung des Deckensystems vertiefend untersucht wird.

Evaluation of the load-bearing behaviour of a slab system in case of a natural fire scenario for the hollow space
In Germany, in addition to the common fire resistance of slab systems the national regulations require a 30-min standard fire resistance of the load-bearing steel construction of the flooring system of a slab system. To achieve this fire resistance with a composite slab system a fire protection of the load-bearing steel construction is necessary. Due to the fire protection the competiveness of the composite slab systems is affected in comparison to other slab systems. However, it is uncertain if the fire loads and ventilation conditions within the hollow space are sufficient to reach comparable temperatures to the ISO standard fire curve. Therefore, in the research project (P1139) a natural fire scenario was invented for the hollow space of slab systems based on real fire loads and ventilation conditions. On the basis of this natural fire scenario two large scale fire tests with an innovative prestressed composite slab system were performed to evaluate the influence on the load-bearing behaviour.
In this paper, experimental and numerical investigations regarding the heating and load-bearing behaviour of a slab system in case of this natural fire scenario are presented. A three-dimensional Abaqus model, which is validated against the test data, will be used for an enhanced understanding of the load-bearing behaviour.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Nachrichten:
Werner Sobek erhält den Deutschen Ingenieurbaupreis 2018

Firmen und Verbände: Digitale Methoden und Werkzeuge im BIM Kontext
“Ausbau der Schieneninfrastruktur entscheidend für den Erfolg des Deutschlandtakts”
Neuerscheinung in der AHO-Schriftenreihe: Heft 1 - “HOAI - Planen und Bauen im Bestand” - 2. Auflage, Stand: Oktober 2018
Neugewähltes Präsidium des DIvB setzt auf weiteres Wachstum

Aus den Hochschulen: BIM-Basiskurse der HCU Hamburg zertifiziert
Zeitgemäßes Bauen ist digital

Von der Baustelle: Pilotprojekt “Qualitätsstraßenbau Baden-Württemberg 4.0” abgeschlossen

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild: Ultra-Hochleistungs-Faserbeton - innovativ, widerstandsfähig, leistungsstark.
Das Titelbild zeigt, wie der maschinelle Einbau von Ultra-Hochleistungs-Faserbeton (UHFB) mit Hilfe eines speziell angefertigten Gleitschalungsfertigers vonstattengeht.
Implenia hat Kibag bei der Entwicklung des UHFB “Ahadur” unterstützt und dessen Verarbeitung, Bearbeitung und Oberflächengestaltung revolutioniert. Der Baustoff weist höchste mechanische Festigkeit und Dauerhaftigkeit sowie ein großes Verformungsvermögen auf. Er ist zudem säure-, sulfat- und frostbeständig sowie dampfhemmend.
Bei der Instandsetzung und Sanierung von Brücken und Straßen kann mit dem Einsatz von UHFB auf Abdichtungen und zusätzliche Bewehrungen gegenüber der herkömmlichen Bauweise verzichtet werden. Das kann rund sechs bis acht Wochen Bauzeit einsparen. Kürzere Bauzeit und Materialersparnisse führen zu niedrigeren Kosten und einer schnelleren (Wieder-)Verfügbarkeit. (Foto: Implenia)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Für die Bewertung der Standsicherheit bestehender Bauteile oder Bauwerke bedarf es häufig Informationen, die nur durch eine Bestandserfassung oder -beprobung gewonnen werden können. Die integralste Form der experimentellen Bewertung im Bestand stellt der klassische Belastungsversuch dar, da so direkt und zerstörungsfrei die Tragsicherheit nachgewiesen werden kann. Problematisch ist allerdings die Übertragung der Ergebnisse eines oder weniger durchgeführter Versuche auf andere, nicht beprobte Bauteile. Dieser Beitrag diskutiert existierende Bewertungsmethoden und stellt einen neuen Ansatz für die Berücksichtigung der Unsicherheiten bei der Übertragung von Versuchsergebnissen auf nicht direkt beprobte Bauteile vor.

Approaches for the evaluation of experimental results based on small samples
For the assessment of the load bearing capacity of existing constructions, information is often required that can only be obtained by condition inspection and testing. The most integral form of the experimental evaluation in an existing structure is the classic load test, since the load-bearing safety can be demonstrated directly and non-destructively. However, it is problematic to transfer the results of one or fewer experiments to other non-tested components. This paper discusses existing assessment methods and introduces a new approach to account for uncertainties in the transmission of test results to non-tested components.

Der in Deutschland bauaufsichtlich geforderte Eignungsnachweis für Befestigungen und Befestigungsmittel erfolgt über nationale und europäische Zulassungs- und Bewertungsdokumente. Sofern diese einen geplanten Anwendungsfall nicht abdecken, muss eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) oder eine vorhabenbezogene Bauartgenehmigung (vBg) erwirkt werden.
Der vorliegende Aufsatz gibt einen Überblick über bauaufsichtliche Hintergründe zu den Themen “Befestigungen/Befestigungsmittel nach Zulassung/Bewertung” und “Erfordernis und Erwirken einer ZiE oder vBg”.
Für beurteilende Ingenieure werden neben einer Zusammenstellung wesentlicher zu behandelnder Themen und dazugehöriger Informationsquellen Hinweise für die Durchführung und Auswertung von In-situ-Versuchen gegeben und Erfahrungen zu typischen Problemen im Projektablauf geschildert. Abschließend folgt eine kurze Zusammenstellung verschiedener Fallbeispiele.

Anchorages beyond approvals - the road to get an individual approval or a project-related type-approval
In Germany, the required certificate of suitability for fixings and anchorages are national and European approvals and assessments. If these documents do not cover a planned application, an individual approval (ZiE) or a project-related type-approval (vBg) has to be obtained.
The given article provides background information concerning anchorages and approvals and describes the procedure for getting a ZiE or vBg.
For the necessary assessment, relevant themes and sources of information are compiled for the interested engineer. Furthermore, hints on job-site testing and typical problems during project course are given, rounded off by several examples concerning ZiEs.

Das Interesse am digitalen Betonbau steigt rapide an, damit auch die Erwartungen an diese neue, vielversprechende Technologie. Die Methoden der digitalen Fertigung mit Beton gewinnen immer weiter an Reife, sodass weltweit bereits mehrere Pilotprojekte realisiert werden konnten. Jedoch sind noch etliche Hürden zu nehmen, bevor der 3D-Druck mit Beton und andere digitale Bauverfahren in die Baupraxis überführt werden können. Eine der größten Herausforderungen ist die Erarbeitung einer praxistauglichen Vorgehensweise zur Festlegung, Einstellung und Prüfung der erforderlichen Materialeigenschaften von frischem und erhärtendem Beton. Die Schwierigkeiten bei der Gestaltung der rheologischen Eigenschaften von Frischbeton ergeben sich aus unterschiedlichen, zum Teil entgegengesetzten Anforderungen, die durch maßgebende technologische Schritte - Materialförderung, Formung, Ablage und Belastung durch darauffolgende Betonschichten - bestimmt werden. Zu durchdenken und neu zu definieren sind auch einschlägige Methoden der Materialcharakterisierung. Der vorliegende Aufsatz konzentriert sich auf diese Fragestellungen im Kontext der mit großem Abstand am häufigsten verwendeten digitalen Fertigungsmethode, nämlich dem 3D-Druck durch selektive Betonablage. Die Gedankengänge, theoretischen Grundlagen und Empfehlungen hinsichtlich der Materialprüfung lassen sich allerdings sinngemäß auch auf andere Verfahren übertragen.

3D-concrete-printing by selective deposition - Requirements for fresh concrete and testing
The interest in digital concrete construction is rapidly increasing, as well as the expectations of this new, promising technology. The methods of digital fabrication with concrete are becoming ever more mature, so that several pilot projects have already been realized worldwide. However, there are still some hurdles to overcome, before 3D-printing with concrete and other digital construction processes can be transferred to construction practice. One of the biggest challenges is the development of a practice-oriented approach for determining, adjusting and testing the required material properties of fresh and hardening concrete. The difficulties in designing the rheological properties of fresh concrete result from different, sometimes conflicting requirements, which are determined by decisive technological steps - material conveying, shaping, depositing and loading by subsequent concrete layers. To think through and to redefine are also relevant methods of material characterization. This article focuses on these issues in the context of what is by far the most commonly used digital manufacturing method, namely 3D-printing by selective concrete deposition. However, the conceptual reasoning, theoretical foundations and recommendations with regard to material testing can be analogously applied to other methods.

Mithilfe der robotergestützten magnetischen Verteilung und Orientierung von Mikro-Stahldrahtfasern in UHPFRC (Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete) soll der Einsatz von Stahlfasern als dezidiert notwendige Zugbewehrung ermöglicht werden. Ziel ist es, durch die magnetische Ausrichtung der Stahlfasern in der Frischbetonmatrix leistungsfähige Betonbauteile herzustellen. Die vorgestellte Forschung führt Möglichkeiten digitaler und robotergestützter Bauteilfertigung auf der einen Seite mit den Potenzialen der Faserausrichtung zur Steigerung der Materialeffizienz von UHPFRC auf der anderen Seite zusammen. Die gewählte Methode zur Verteilung und Orientierung der Mikro-Stahldrahtfasern in UHPFRC basiert auf dem physikalischen Phänomen des Magnetismus. Da Mikro-Stahldrahtfasern ferromagnetisch sind, kann deren Lage im frischen Beton durch Nutzung magnetischer Felder gezielt verändert werden. Die Magnetbehandlung zielt darauf ab, die Lage der Mikro-Stahldrahtfasern in der Betonmatrix vor dem Erstarren entsprechend dem Kraftfluss in Richtung der Zugtrajektorien auszurichten. Erste Ergebnisse zeigen, dass die definierte Anordnung der Fasern in einem Bauteil die Effizienz des eingesetzten Faseranteils signifikant steigert und so neben einer verbesserten Verarbeitbarkeit des Frischbetons zu einer erheblichen Reduktion der eingesetzten Fasermenge führt, womit ein großes Einsparpotenzial an ökologischen und ökonomischen Ressourcen einhergeht.

Robot-assisted, magnetic alignment of microsteel fibers in thin-walled UHPFRC components
The robot-assisted magnetic distribution and orientation of microsteel fibers in UHPFRC (Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete) will be used to produce more resource-efficient concrete components in the future. Current research focuses on the possibilities of digital and robot-based component production on the one hand and the potential of fiber orientation to increase the material efficiency of UHPFRC on the other. The chosen method for the distribution and orientation of the micro steel fibers in UHPFRC is based on the physical phenomenon of magnetism. Since steel fibers are ferromagnetic, their position in fresh concrete can be specifically changed by using magnetic fields. This magnetic treatment aims to align the position of the micro steel fibers in the concrete matrix during the production process according to the flow of forces and the motto “Form Follows Force”. This defined arrangement of the fibers in a component is intended to significantly increase the effectiveness of the fiber content used and thus, in addition to improved processability, lead to a considerable reduction in the amount of fibers used, which offers great potential for saving ecological and economic resources.