Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

90
Panel 5
High quality, short construction times and high economic
effi ciency are the hallmarks of reinforced concrete beams
and prestressed concrete beams produced in precast design
(Fig. 1) as opposed to cast-in-situ construction. Modular
type systems also permit fl exible applications whilst
ensuring a high degree of automation. As it uses stationary
manufacturing processes, precast concrete construction
off ers ideal possibilities of using state-of-the-art
high-performance concretes and alternative types of
reinforcement. Various options will be presented in the
following.
Prestressed steel-fi ber reinforced concrete beams
A considerable proportion of the work and costs involved
in the production of prestressed concrete beams needs to
be invested in placing the steel reinforcement. The use of
steel fi bers as an alternative reinforcement option off ers
signifi cant application potential. Prestressed concrete
beams in which the conventional steel reinforcement can
be replaced by steel fi bers have been developed over the
last few years at the Institut für Baustoff e, Massivbau und
Brandschutz (iBMB = Institute for Building Materials,
Concrete Structures and Fire Protection) of the Braunschweig
Technical University in collaboration with industry
partners (Bögl and Rekers).
This relates to both the longitudinal and stirrup reinforcements
that are required on the basis of the verifi cations
for minimum reinforcement, robustness reinforcement
and surface reinforcement. An extensive testing
program and non-linear fi nite element calculations enabled
the verifi cation of the fl exural and shear resistance
parameters, as well as of the outstanding performance
characteristics of the prestressed steel-fi ber reinforced
concrete beams. As there are no building regulations for
this construction method, it requires either a separate approval
in each specifi c case or a national technical approval
([1], [2]). The precast prestressed concrete beams with
alternative steel-fi ber reinforcement have already been
| Proceedings 54 th BetonTage
Alternative reinforcements + state-of-the-art concretes = innovative precast concrete beams
Alternative Bewehrungen + moderne Betone = Innovative Betonfertigteilträger
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Martin Empelmann,
Technische Universität
Braunschweig
m.empelmann@ibmb.tu-bs.de
Geb. 1963; Studium an der
RWTH Aachen; 1989–1995
wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl
und Institut für Massivbau an
der RWTH Aachen; 1995 Promotion
an der RWTH
Aachen; 1996–2006 HOCHTIEF
Construction AG; seit 2006
Leiter des Fachgebiets Massivbau
am Institut für Baustoff e,
Massivbau und Brandschutz
und Geschäftsführender Direktor
der MPA für Bauwesen in
Braunschweig.
Dipl.-Ing. Hauke Schmidt
h.schmidt@ibmb.tu-bs.de
Geb. 1976; 2005 Diplom
an der Technischen Universität
Braunschweig mit
Schwerpunkt konstruktiver
Ingenieurbau; 2005–2007 Tätigkeit
als Tragwerksplaner im
konstruktiven Ingenieurbau;
seit 2007 wiss. Mitarbeiter
im Fachgebiet Massivbau am
Institut für Baustoff e, Massivbau
und Brandschutz der TU
Braunschweig.
Fig. 1 Prestressed steel-fi ber reinforced concrete beams
in industrial facility construction.
Abb. 1 Vorgespannte Stahlfaserbetonträger im industriellen
Hallenbau.
Stahlbeton- und Spannbetonträger in Fertigteilbauweise
(Abb. 1) zeichnen sich gegenüber der Ortbetonbauweise
durch eine große Bauteilqualität, kurze Bauzeiten und
eine hohe Wirtschaftlichkeit aus. Modulare Typensysteme
ermöglichen zudem eine fl exible Anwendung bei
einem hohen Automatisierungsgrad. Aufgrund der sta-
tionären Fertigungsprozesse bietet die Fertigteilbauweise
optimale Möglichkeiten zur Verwendung von modernen
Hochleistungsbetonen und alternativen Bewehrungsformen.
Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten
aufgezeigt.
Vorgespannte Stahlfaserbetonträger
Bei der Produktion von Spannbetonträgern erfordert der
Einbau der Betonstahlbewehrung einen beträchtlichen
Anteil am Arbeits- und Kostenaufwand. Als alternative
Bewehrungsmöglichkeit bietet der Einsatz von Stahlfasern
erhebliches Anwendungspotenzial. Am Institut für
Baustoff e, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU
Braunschweig wurden in den letzten Jahren in Zusammenarbeit
mit der Industrie (Fa. Bögl und Fa. Rekers)
Spannbetonträger entwickelt, bei denen die konventionelle
Betonstahlbewehrung durch Stahlfasern ersetzt
werden kann.
Dies bezieht sich auf die Längs- wie auch auf die Bügelbewehrung,
die aufgrund der Nachweise für die Mindest-
und Robustheitsbewehrung sowie der Oberfl ächenbewehrung
erforderlich werden. Durch ein umfangreiches
Versuchsprogramm und nichtlineare Finite-Elemente-
Berechnungen konnten die Biege- und Schubtragfähigkeit
sowie die hervorragenden Gebrauchseigenschaften
der vorgespannten Stahlfaserbetonträger nachgewiesen
werden. Da diese Bauweise bauaufsichtlich nicht geregelt
ist, sind entweder Zustimmungen im Einzelfall oder eine
allgemeine bauaufsichtliche Zulassung ([1], [2]) erforderlich.
Die vorgespannten Fertigteilträger mit alternativer
Stahlfaserbewehrung wurden bereits in der Praxis in verschiedenen
Bauvorhaben eingesetzt. Aufbauend auf dieser
Konstruktionsweise werden derzeit Untersuchungen
zur Entwicklung von vorgespannten PI-Platten mit Stahlfaserbewehrung
durchgeführt.
Vorgespannte HFB- und UHFB-Träger
Bei der Planung moderner Konstruktionen werden zunehmend
fi ligrane Bauteile mit geringem Eigengewicht
und großen Spannweiten gefordert. Bei der Ausführung
derartiger Planungsvorgaben kann die Verwendung moderner
Hochleistungsbetone für die vorgespannten Stahlfaserbetonbinder
zielführend sein. Hochfeste Betone
(HFB) und ultrahochfeste Betone (UHFB) zeichnen sich
durch sehr hohe Druckfestigkeiten von bis zu 200 N/mm²
sowie hervorragende Dauerhaftigkeitseigenschaften aus.
Da der Versagensmodus von HFB und UHFB unter
Druckbeanspruchung mit steigender Betongüte zunehmend
spröder – bis hin zu einem explosionsartigen Versagen
– erfolgt, muss für eine baupraktische Anwendung
die erforderliche Duktilität durch den Einsatz von Fasern
BFT 02/2010