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

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Panel 5
Current situation
“Taking Opportunities” is the topic of the 54 th BetonTage.
With regard to the current economic crisis, this involves a
great challenge to the building and precast industries.
However, it is also an opportune time for the investments
in innovative products that will be used when the economy
begins to recover. This presentation is therefore aimed
to give examples and recommendations for innovative ultra-high
performance concrete (UHPC) products in line
with market demand. The building and precast industries
are also advised to take up the topic of the BetonTage and
put innovative ideas into action.
Compressive strength of up to 200 N/mm² can be reliably
achieved with ultra-high performance concrete under
realistic fi eld conditions. However, the material cost of
UHPC, ranging from € 800/m³ to € 1,200/m³ dependence
on the concrete compositions, is approximately 15 times
more expensive than normal strength concrete. Although
UHPC has a comparable compressive strength as steel, its
applications in conventional concrete structures such as
fl oors, walls and beams are not practical, because the high
material const cannot be compensated solely by the reduction
in material quantity.
Truss construction using UHPC
UHPC is suitable for resolvable cross sections or
trusses subjected to bending, in particular in truss construction.
The high compressive strength of UHPC allows
the cross-sectional dimensions of both the compression
members and the pre-stressed tension members to be
minimized. Recently, in collaboration with an industry
partner, a modular truss structure made of UHPC (Fig. 1)
has been developed at the Institute for Development of
Materials and Structures in Magdeburg.
Through integrating a special node element, the truss
can be resolved into separated components, which minimizes
the formwork requirements. As the contact joints
| Proceedings 54 th BetonTage
Innovative ultra-high performance concrete products in practice
Examples and recommendations for material applications in line with market demand
Produktinnovationen aus ultrahochfestem Beton in der Praxis
Beispiele und Empfehlungen für marktgerechte Materialanwendungen
Autoren
Prof. Dr.-Ing. Nguyen Viet Tue,
Wiss. Leiter am Institut für
Werkstoff - und Konstruktionsentwicklung,
Magdeburg
tue@tugraz.at
Geb. 1956; 1987–1997 Wiss.
Mitarbeiter am Institut für
Massivbau der TU Darmstadt;
1997–2001 Ingenieurbüro
König und Heunisch, Frankfurt
a. M.; seit 2001 Geschäftsführer
der König und Heunisch
Planungsgesellschaft in
Leipzig; 2002–2008 Leiter des
Instituts für Massivbau und
Baustoff technologie der Uni
Leipzig; seit 2010 Leiter des
Inst. f. Betonbau der TU Graz,
Österreich;
Dr.-Ing. Stefan Henze,
Institut für Werkstoff - und
Konstruktionsentwicklung,
Magdeburg
henze@hochleistungsbeton.de
Geb. 1977; 1997 – 2001 Studium
des Bauingenieurwesens
an der Hochschule Magdeburg/Stendal;
2002 – 2005 an
der TU Dresden; 2001 – 2005
Ingenieurbüro Setzpfandt +
Lindschulte, Magdeburg; 2005
– 2008 wiss. Mitarbeiter am
Institut für Massivbau und
Baustoff technologie der Univ.
Leipzig.
Fig. 1 Modular UHPC truss structure.
Abb. 1 Modulare Fachwerkkonstruktion aus UHFB.
Ausgangsbasis
„Chancen nutzen“ lautet das Thema der 54. BetonTage.
Vor dem Hintergrund der Wirtschaftskrise ist hiermit
zurzeit eine hohe Herausforderung für die Bau- und Fertigteilindustrie
verbunden. Andererseits ist jedoch jetzt
ein günstiger Zeitpunkt für Investitionen in Produktinnovationen
gegeben, um diese mit der nächsten konjunkturellen
Belebung einsetzen zu können. In diesem Beitrag
sollen deshalb Beispiele und Empfehlungen für marktgerechte
Produktinnovationen aus ultrahochfestem Beton
(UHFB) gegeben werden, die es der Bau- und Fertigteilindustrie
ermöglichen, das Thema der diesjährigen Beton-
Tage aufzugreifen und Ideen in die Tat umzusetzen.
Mit ultrahochfestem Beton lassen sich unter praxisrelevanten
Bedingungen Druckfestigkeiten von bis zu
200 N/mm² zielsicher erreichen. Die Materialkosten von
UHFB sind auf Grund seiner Stoff zusammensetzung mit
800 bis 1.200 €/m³ jedoch rund 15-mal höher als bei
normalfestem Beton. Auf Grund der stahlähnlichen
Druckfestigkeit, vor allem aber wegen der Materialkosten
lässt sich UHFB in den üblichen Konstruktionen des Betonbaus,
wie Decken, Wänden oder Trägern, nicht sinnvoll
einsetzen. Die hohen Materialkosten sind hier allein
durch die Reduzierung des Materialvolumens nicht zu
kompensieren.
Fachwerk aus UHFB
Soll UHFB bei biegebeanspruchten Konstruktionen eingesetzt
werden, eignen sich hierfür aufgelöste Querschnitte
oder Fachwerke. Insbesondere bei Fachwerken
gestattet es die hohe Druckfestigkeit des UHFB sowohl
die Querschnittsabmessungen der Druckstäbe, als auch
die der vorgespannten Zugstäbe zu minimieren. Vom
Institut für Werkstoff - und Konstruktionsentwicklung
wurde in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner
eine modulare Fachwerkkonstruktion aus UHFB entwickelt
(Abb. 1). Durch die Einschaltung eines speziellen
Knotenelements wird das Fachwerk in einzelne Stäbe aufgelöst,
wodurch der Schalungsaufwand auf ein Minimum
reduziert wird. Da die Kontaktfugen zwischen den Knoten
und Stäben zur Vereinfachung der Montage als trockene
Fugen ausgeführt werden, ist ein Umdenken bezüglich
der Herstellungsgenauigkeit erforderlich. Die
Herstellungstoleranz der Knoten und Füllstäbe musste
auf weniger als ± 0,25 mm beschränkt werden. Da dies
schalungstechnisch nur mit hohem Aufwand möglich ist,
wurden die Knotenelemente und Füllstäbe mit einer
CNC-Fräsmaschine nachbearbeitet, um die geforderte
Maßhaltigkeit sicherzustellen. Da das größte Potenzial
von UHFB auf dem Gebiet der Vorfertigung liegt, ist der
Ausführung der Verbindungstechnik besondere Aufmerksamkeit
zu schenken. Die Tragfähigkeit, Wirtschaftlichkeit
und Akzeptanz der Konstruktion werden hiervon
maßgeblich beeinfl usst. Unter Ausnutzung der Vorteile
der Serienfertigung sowie zweckmäßiger Verbindungs-
BFT 02/2010