Betonbau hat Zukunft – Visionen werden Realität

Structural Concrete has a Future – Visions are getting Reality Active management of aging civil infrastructure is a 21st century problem that must be urgently solved as the condition and safety of existing structures deteriorate. This problem will challenge our thinking, methodologies, and ability to incorporate new technologies into existing approaches across a spectrum of interested parties; scientists, engineers structural, public officials, and users. Although great progress in the fields of engineers structural management, construction, and structural health monitoring has been made, integration of the milestones in each field remains an area in need of research.     

Mischen von Hochleistungsbetonen

Der aktuelle betontechnologische Kenntnisstand ermöglicht die Entwicklung von Hochleistungsbetonen, die unterschiedlichste Merkmale wie Selbstverdichtung, Festigkeiten deutlich über dem Niveau von Normalbeton und eine deutlich gesteigerte Dauerhaftigkeit aufweisen. Das für die Herstellung von Normalbetonen bekannte 4‐Stoffsystem muss dabei einem 5‐ oder 6‐Stoffsystem weichen, das sich zudem durch eine deutlich reduzierte Wasserzugabe auszeichnet. Entsprechend der komplexeren Mischungszusammensetzung stellen die Hochleistungsbetone höhere Anforderungen an den Mischprozess. Mit konventionellen Mischsystemen, die bei Normalbetonen selbst innerhalb kürzester Mischzeit eine sehr hohe Mischgüte erreichen, erfordert die Herstellung von Hochleistungsbetonen einen deutlich intensiveren Mischenergieeintrag, um die gewünschten Frischbetoneigenschaften zu erzielen. Untersuchungen am Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen (WIB) an der TU Darmstadt belegen die Vorteile erhöhter Werkzeuggeschwindigkeiten auf die Frischbetoneigenschaften von Hochleistungsbeton. Durch den intensiven und schnellen Aufschluss von Zement können die rheologischen Eigenschaften verbessert und über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden. Der Suspensions‐Mischer ermöglicht bei geringem Energieeinsatz eine deutliche Verkürzung der Mischzeit. The Mixing Process of High Performance Concrete Based on the current knowledge it is feasible to develop high performance concretes with special features such as self compacting ability, a compressive strength significantly above the average of standard concrete and a noticeable increased durability. The 4‐materials system, a basic principle of the standard concrete production, is substituted by a 5‐ or 6‐materials system that is characterized by a considerable reduced amount of water. Due to their complex mix composition high performance concretes show enhanced requirements concerning the mixing process. Conventional mixing systems are able to produce a high quality outcome for standard concretes within a short time. In contrast to that, a proper prediction of high performance concretes requires a more intensive input of mixing energy in order to deliver a concrete with the desired fresh concrete properties. Current research activities at the Department of Building Materials, Building Physics and Building Chemistry at the TU Darmstadt prove considerable advantages of higher agitator velocity concerning the fresh concrete characteristics of HPC. An intensive and fast disintegration of cement particles significantly improves rheological attributes of the concrete and sustains them over a longer period of time. The usage of a suspension mixer enables a noticeable reduction of the mixing time and simultaneously decreased energy consumption.     

Zur sinnvollen Anwendung ganzheitlicher Gebäudemodelle in der Tragwerksplanung von Hochbauten

Ausgehend von den kritischen Randbedingungen der Berechnung mit ganzheitlichen Gebäudemodellen werden typische und häufig anzutreffende Konstruktionsfälle diskutiert, bei denen Gesamtmodelle Vorteile für den Entwurf aufzeigen. Hier sind räumliche Tragwirkungen zu nennen, die Erfassung von Zwangsbeanspruchungen bei komplexen Grundrissen mit vielfältigen Festhaltungen sowie die Beanspruchung schlanker Gebäudestrukturen aus Windlasten und seismischen Einwirkungen. Für die genannten sinnvollen Anwendungsfälle werden die notwendigen Randbedingungen diskutiert. Die jeweiligen Anwendungsfälle werden anhand konkreter Gebäudebeispiele vorgestellt. On the reasonable use of total building models in the design of building structures Coming from the critical boundary conditions of the calculation with total building models, typical and prevalent constructions, where total models show advantages for the design, will be discussed. Here, spatial load‐bearing impact, the registration of unforced interactions of complex ground plans with various supports as well as the stressing of slender building structures resulting from wind loads and seismic impacts have to be mentioned. For the stated reasonable use cases the necessary boundary conditions will be discussed. The respective use cases will be presented by means of concrete building examples.