Structures made of structural concrete are designed to withstand different time‐dependent or time‐independent influences during their expected service lifetime. Most of these influences can be considered in a sufficient manner by mathematical and statistical approaches, while some do appear combined with certain structural, environmental, and material boundary conditions. These can, in most cases, not be foreseen, verified or they change during the lifecycle of a concrete structure. It is therefore obligatory to rely on an efficient conservation strategy for each structure to ensure its safety and overall economic efficiency. For this purpose, the fib Model Code for Concrete Structures 2010 already suggests a general workflow to follow a predefined or provisional conservation strategy and condition control procedure. These existing proposals are yet of very general nature and disclaim practical decision‐making rules to survey and assess existing structures as part of a condition‐based conservation strategy. In this contribution, the main decision‐making options at an early stage of a construction's life cycle management are pointed out, considering their importance for a structure's time‐dependent performance and their relation to continuative decisions for conservation management. Proposals for the implementation of practical advice for condition‐based conservation strategies in international guidelines are made.
Die Industrie 4.0, Digitalisierung und Automatisierung haben das Potenzial, den Werkstoff Stahlbeton unter anderem in Hinblick auf Ressourcenschonung, Vorfertigung, Dauerhaftigkeit, Qualität der Ausführung sowie viele weitere Aspekte entscheidend weiterzuentwickeln. Bereits jetzt können in Fertigungshallen immer häufiger Roboter und Robomaschinen angetroffen werden. In Anlehnung an diesen Trend werden im vorliegenden Beitrag derzeit durchgeführte Forschungs‐ und Entwicklungsarbeiten der Firmengruppe Max Bögl und der Universität der Bundeswehr München, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, vorgestellt. Die ersten erklärten Entwicklungsziele dieses Verbunds betreffen die Implementierung von Treibern der Digitalisierung und der Industrie 4.0 in die Planung und Herstellung von Stahlbetonfertigteilen. Hierzu wird in der digitalen Planung ein Prozess zur parametrischen 3D‐Modellierung und Bahnplanung für Roboteranwendungen entwickelt. Die entstehenden Datensätze werden anschließend in der technischen Umsetzung unter Verwendung von Industrierobotern einerseits zur individuellen Fertigung von Bewehrungskörben, andererseits zur Herstellung alternativer Bauteilgeometrien mittels eines Beton‐3D‐Druck‐Verfahrens verwendet.
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.
<p>Reducing the consumption of resources is one of the greatest challenges we currently face in the construction industry. Not only because of the very strong increase in the world population from 7.72 billion inhabitants in 2020 to approx. 9.55 billion inhabitants in 2050, only limited resources are available to every inhabitant of the earth. It is the task of civil engineers to accept this challenge and to develop new constructions, building materials and construction methods that enable resource-poor construction. In building construction, concepts are moving in the direction of innovative designs and construction methods with the aim of saving material [1]. The requirements for bridges, however, are clearly different from those for building structures. For bridges it may therefore be necessary to build robustly. This somewhat contradicts the design approach of saving material. A possible approach to still save resources can be to extend the service life. If bridges are planned and built for 200 years or even 300 years instead of 100 years as is currently the case, 50% to 70% of the resources currently required for a bridge can be saved. New materials, construction methods and techniques are already available, which would make it possible to build a bridge with a service life of 200 years. It will not be possible for all components of a bridge to have a service life of more than 200 years. Bridge bearings, expansion joints, sealing membranes as a sealing layer under hot asphalt, etc. have a maximum service life of 20 to 30 years. Here, bridges must be designed in such a way that these components can be quickly replaced. Similar to a customer service with a car, wear parts should be replaceable in a plannable, quick and cost-effective way. It is also possible to use the robust construction method for medium span bridges, so that bearings can be dispensed with if necessary. In addition, there are the first pilot bridges for a concrete carriageway that can be directly driven on, so that sealing can be dispensed with.</p><p>The article shows an overview of the current available options for building a bridge with a service life of more than 200 years. In addition, a concept for such a bridge with a span of 25 to 60 m is presented. Especially bridges with such spans represent a large part of the total amount of bridges.</p>
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.