Aktives Verformen von ausgehärteten Betonelementen zur Herstellung von räumlich gekrümmten Betonflächen

Abstract

Optimiert man die Form eines Betontragwerks entsprechend den Lastpfaden beispielsweise zu einer Schale, so kann das Material Beton, charakterisiert durch eine hohe Druckfestigkeit und vergleichsweise niedrige Zugfestigkeit, bestmöglich ausgenutzt werden. Problematisch dabei ist die Herstellung der Schalung der meist komplexen freigeformten Strukturen. Ein an der TU Wien entwickelter Ansatz zur Reduktion des Her stellungsaufwands für die Schalung von Betonschalen ist, ursprünglich ebene, bewehrte Betonplatten aushärten zu lassen und diese nachträglich zu einfach und/oder zweifach gekrümmten Strukturen zu verformen. Kern des Verfahrens ist der Umformungsprozess, bei dem der ausgehärtete Beton und die Bewehrung in der Lage sein müssen, die großen Verformungen aufzunehmen. Die Verformungseigenschaften von 50 mm dicken Plattenelementen konnten bereits in vorangegangenen Versuchsreihen erforscht werden. Die praktische Anwendbarkeit des Ansatzes konnte an zwei Großversuchen an einer Kugelschale mit 13 m Durchmesser und 3,2 m Höhe und einer freigeformten Betonschale mit 10,8 m x 17,6 m und einer Höhe von 2,9 m jeweils mit 50 mm Dicke erfolgreich getestet werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt weiterführende experimentelle Untersuchungen zum Biegetragverhalten von Elementen mit größerer Plattendicke von 100–120 mm und unterschiedlichen Bewehrungstypen für die Anwendung des Bauverfahrens zur Errichtung einer Wildbrücke über eine zweigleisige Bahnstrecke.

Building lightweight structures with carbon‐fiber‐reinforced polymer‐reinforced ultra‐high‐performance concrete: Research approach, construction materials, and conceptual design of three building components

“…The building industry has the highest material consumption of all industry sectors, and the concrete industry is its largest subsector. The amount of cement produced worldwide tripled between 1995 and 2014 and its production is still increasing . Therefore, the utilization of concrete as a construction material has to be improved significantly and more durable structures made of less material need to be built.…”

Efficient construction of concrete shells by Pneumatic Forming of Hardened Concrete: Construction of a concrete shell bridge in Austria by inflation

“…The detailed evaluation of the bending tests is explained in. 16 GFRP bars with 8 mm diameter were chosen as reinforcement in radial direction for the initially flat plate of the shell bridge. GFRP bars have the practical advantage that they can be installed in a conventional manner on construction site.…”

Die praktische Umsetzung von neuen ressourceneffizienten Bauverfahren als Katalysator für Innovation im konstruktiven Ingenieurbau

“…Beide Betonschalen, die Probeschale und die Wildbrücke AM2, wurden im Zuge eines Ausschreibungsverfahrens vergeben, um einen bestmöglichen Lernprozess durch ein einheitliches Projektteam sicherstellen zu können. Vorbereitend wurden wiederum Vorversuche wie beispielsweise Auszugsversuche von Einbauteilen , weitere Berstversuche an kleinformatigen pneumatischen Strukturen, Biegeversuche und Fugendruckversuche durchgeführt. Der gesamte Entwicklungsprozess ist in Bild dargestellt.…”

“…Der Umformungsprozess, bei dem die ebene Platte kontrolliert mithilfe des darunter angeordneten Pneus und der am Umfang platzierten Spannlitzen zu der geplanten zweifach gekrümmten Schale verformt wird, wurde mithilfe von 1:1‐Biegeversuchen, die ausführlich in beschrieben sind, und auch rechnerisch unter Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens simuliert . Die Ergebnisse der Versuche und auch der Berechnungen bildeten die Grundlage für die Dimensionierung der ebenen Platte.…”

“…Die grundlegende Idee, aus einer ausgehärteten Betonplatte eine zweifach gekrümmte Betonschale herzustellen, wurde erstmals in [13] vorgestellt. Die wissenschaftliche Entwicklung des heute unter dem Namen PFHC bekannten Bauverfahrens wurde im Rahmen des weise Auszugsversuche von Einbauteilen [12], weitere Berstversuche an kleinformatigen pneumatischen Strukturen, Biegeversuche [15] und Fugendruckversuche [12] durchgeführt. Der gesamte Entwicklungsprozess ist in Bild 6 dargestellt.…”