Für den Entwurf und die praxisorientierte Bemessung von Bauteilen aus mesogradiertem Beton ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Tragverhalten und Festigkeit in Abhängigkeit von der Porenstruktur (Porosität) ausschlaggebend. Für die vorliegende Dissertation wurde anhand von Versuchen an Probekörpern und FE¬-Analysen der Frage nachgegangen, wie sich die Probekörperfestigkeit eines Lochfeldes aus Normalbeton verändert.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Bauwesen steht vor der Herausforderung, für mehr Menschen mit weniger Materialaufwand mehr zu bauen. Dies erfordert die Entwicklung neuer Technologien, die auf ein möglichst leichtes Bauen, die Minimierung des Verbrauchs an fossil erzeugter Energie sowie der vollständigen Rezyklierbarkeit der Bauteile abzielen. In diesem Kontext bestand das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von rein mineralischen, multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche in der Lage sind, die Anforderungen an die Tragfähigkeit, die Dauerhaftigkeit, das architektonische Erscheinungsbild sowie den Wärmeschutz zu erfüllen. Eine deutliche Massenersparnis, eine signifikante C02-Reduktion sowie eine sortenreine Rezyklierbarkeit gegenüber herkömmlichen Massivbauteilen sollten erzielt werden. Das Ziel des Forschungsprojektes konnte durch die Entwicklung von rein mineralischen multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche den tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden, erreicht werden. Hierzu konnten sowohl die Berechnungsansätze auf der Basis normativer Regelungen formuliert und validiert werden, als auch die zielführenden Verfahren zur Bauteilherstellung identifiziert und weiterentwickelt werden. Zum Abschluss des Projektes konnte mit der Technologie eine Masseneinsparung von rund 60 % gegenüber Massivwänden mit Wärmedämmverbundsystem erzielt werden, bei vergleichbaren Baukosten. In nachfolgenden Projekten gilt es die erzielten Lösungen final zu erforschen und weiterführende Versuche durchzuführen, um die Technologie letztlich praxisreif zu machen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Für den Entwurf und die praxisorientierte Bemessung von Bauteilen aus mesogradiertem Beton ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Tragverhalten und Festigkeit in Abhängigkeit von der Porenstruktur (Porosität) ausschlaggebend. Für die vorliegende Dissertation wurde anhand von Versuchen an Probekörpern und FE¬-Analysen der Frage nachgegangen, wie sich die Probekörperfestigkeit eines Lochfeldes aus Normalbeton verändert.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Gradientenbeton bietet die Möglichkeit für ein ressourcenminimales und sortenreines Bauschaffen für den weltweit meistverbrauchten Werkstoff Beton. Bei Einhaltung der äußeren Bauteilgeometrie erfolgt mit dieser Technologie eine Optimierung des Bauteilinnenraums, indem Hohlräume unterschiedlicher Form, Größe und Verteilung gezielt an den vorliegenden Spannungszustand angepasst werden. Bauteile aus Gradientenbeton weisen eine deutliche Massenreduktion und CO2-Einsparung gegenüber konventionellen, massiven Bauteilen auf und durch die eingesetzte Monomaterialgradierung wird eine sortenreine Rezyklierbarkeit gewährleistet.
Bei der Mesogradierung von Betonbauteilen werden die Kavitäten durch den Einsatz mineralischer Hohlkugeln, welche in einem eigens entwickelten Rotationsverfahren hergestellt werden, erreicht. Ausgehend von einer idealen Verteilungsstrategie der Hohlkörper im Bauteil und der Analyse der im Bauteilinneren vorherrschenden, räumlichen Spannungszustände lässt sich das Trag- und Verformungsverhalten beschreiben und berechnen. Die Ergebnisse belegen, dass das Eigengewicht von mesogradierten Betonbauteilen gegenüber einer konventionellen Ausführung mit massivem Querschnitt bei gleichbleibender Tragfähigkeit um 40% und mehr reduziert werden kann.
Aktualisiert: 2022-05-19
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Das Bauwesen steht vor der Herausforderung, für mehr Menschen mit weniger Materialaufwand mehr zu bauen. Dies erfordert die Entwicklung neuer Technologien, die auf ein möglichst leichtes Bauen, die Minimierung des Verbrauchs an fossil erzeugter Energie sowie der vollständigen Rezyklierbarkeit der Bauteile abzielen. In diesem Kontext bestand das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von rein mineralischen, multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche in der Lage sind, die Anforderungen an die Tragfähigkeit, die Dauerhaftigkeit, das architektonische Erscheinungsbild sowie den Wärmeschutz zu erfüllen. Eine deutliche Massenersparnis, eine signifikante C02-Reduktion sowie eine sortenreine Rezyklierbarkeit gegenüber herkömmlichen Massivbauteilen sollten erzielt werden. Das Ziel des Forschungsprojektes konnte durch die Entwicklung von rein mineralischen multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche den tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden, erreicht werden. Hierzu konnten sowohl die Berechnungsansätze auf der Basis normativer Regelungen formuliert und validiert werden, als auch die zielführenden Verfahren zur Bauteilherstellung identifiziert und weiterentwickelt werden. Zum Abschluss des Projektes konnte mit der Technologie eine Masseneinsparung von rund 60 % gegenüber Massivwänden mit Wärmedämmverbundsystem erzielt werden, bei vergleichbaren Baukosten. In nachfolgenden Projekten gilt es die erzielten Lösungen final zu erforschen und weiterführende Versuche durchzuführen, um die Technologie letztlich praxisreif zu machen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Die funktionale Gradierung von Beton im Inneren von Bauteilen ermöglicht eine Anpassung der bauteil-immanenten rheologischen Eigenschaften an das vorherrschende konstruktive oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Um eine in bis zu drei Raumrichtungen kontinuierliche Manipulation der Materialeigenschaften, wie beispielsweise der Porosität, Festigkeit oder Steifigkeit, reproduzierbar im Bauteil sicherzustellen, werden in dieser Arbeit automatisierte Herstellungsverfahren und Methoden erforscht. Ziel ist es, durch Automatisierung sowie modellbasierte Steuerung und Regelung des gesamten Prozesses, gradierte Betonbauteile optimiert im Hinblick auf ihre Funktion und Belastung bereitzustellen. Hierzu wird eine vollständige Prozesskette konzipiert und entwickelt, von der Berechnung der optimalen Gradierung im Bauteil, über die anforderungsabhängige Mischung, Dosierung und Förderung bis hin zum orts-spezifischen Materialauftrag der Betone. Die entwickelten Verfahren und Methoden werden in einer automatisierten Herstellungsplattform für funktional gradierte Betonbauteile umgesetzt. Die empirische Validierung zeigt, dass mittels der automatisierten Herstellungsplattform reproduzierbar funktional gradierte Betonbauteile mit einer Masseneinsparung von weit über 25[%] bei gleichbleibender Tragfähigkeit hergestellt werden können. Dadurch ermöglicht die entwickelte Herstellungstechnologie die nachhaltige und ressourcenschonende Produktion von gewichtsreduzierten, energieminimierten und vollständig rezyklierbaren Komponenten für das Bauwesen.
Aktualisiert: 2020-12-08
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