In mechanized tunneling, the performance of segmental tunnel lining segments is closely bound to the longitudinal joint design. The guiding local effect is partial area strip loading with predominantly plane load distribution. Current normative standards only inadequately cover this case, which leads to an underestimation of the actual bearing capacities and thus offers considerable optimization potential. A hybrid material concept is proposed to improve the joints' performance, which is based on the results of robust combined trusscontinuum topology optimization. It combines high‐performance steel fiber reinforced concrete in the area of load application with conventional materials used for the remaining regions. A relocation of the gasket to the segments' center proves to provide better protection, and a double hinge neck leads to a more efficient load transfer. The effects of these measures on the structural performance are analyzed experimentally and compared against conventional designs. The results show pronounced increases in bearing capacities by using hybrid reinforcements and provide a quantification of optimization based design modifications.

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A three‐phase topology optimization is applied to a conventional reinforced concrete (RC) beam loaded in four‐point bending. The aim is to reduce material amounts to a minimum while preserving load bearing capacity and stiffness. The optimization result is converted into two alternative designs, namely a RC truss structure and a hybrid concrete‐steel (HCS) truss structure. The RC truss structure is constructed in conventional reinforced concrete. By contrast, the HCS truss structure is designed using ultra‐high performance fiber‐reinforced concrete (UHPFRC) and S355 structural steel. Experimental studies demonstrate a 53% reduction in weight of the RC truss structure compared to the reference beam, while achieving a similar load bearing capacity and a significantly higher stiffness, albeit by increasing the structure's height. For the HCS truss structure, the weight saving is considerably higher, namely 83%, whereas the load bearing capacity can be increased by 10%. The stiffness remains comparable to that of the RC truss structure by increasing the structure's height likewise, while a more ductile type of failure is achieved.

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Bauen im Regen, eine katastrophale Vorstellung, doch Praxis auf Baustellen. Es bringt Ungenauigkeit, behindert den Einsatz moderner Hochleistungswerkstoffe und kostet Zeit, da Störungen im Bauprozess oft umständliche Rückläufe in den Planungsprozess bedeuten. Dennoch gilt der handwerklich geprägte Bauprozess als unvermeidlich, da jedes Bauwerk individuell und in Handarbeit vor Ort zu erstellen ist. Tatsächlich? Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingerichtete Schwerpunktprogramm „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden“ setzt auf einen gänzlich neuen Ansatz. Baustrukturen werden in ähnliche modulare Betonfertigteile zerlegt, in Serienfertigung mit Fließprinzip vorgefertigt, in ihrer Qualität gesichert und auf der Baustelle nur noch zusammengefügt. Die Bauzeiten reduzieren sich auf wenige Tage oder Wochen. Vergleichbar einem Puzzle aus vielen Teilen, bleibt die Einzigartigkeit des Tragwerks erhalten. Es gilt: „Individualität im Großen – Ähnlichkeit im Kleinen“. Der Beitrag zeigt Ansätze zur Modularisierung, Produktionskonzepte und verknüpfende digitale Modelle. Durch die ortsfeste Vorfertigung in Serie entstehen hohe Produktionsgeschwindigkeiten und schlanke, ressourceneffiziente Module, die zu Tragwerken mit geringen Maßabweichungen assembliert werden. Eine durchgängige Digitalisierung sichert die Qualität aller Einzelschritte. Sie reicht von der Fertigung über den Zusammenbau bis in die Nutzungszeit des Tragwerks. Es entsteht ein verschwendungsarmer, ressourceneffizienter Gesamtprozess.