Textilbeton in Theorie und Praxis: Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6); Gemeinsames Abschlusskolloquium der Sonderforschungsbereiche 528 (Dresden) und 532 (Aachen) Berlin, 19.9.2011 – 20.9.2011

Seit nunmehr über einem Jahrzehnt arbeiten die beiden Sonderforschungsbereiche 528 und 532 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Verwendung technischer Textilien im Bauwesen. An der RWTH Aachen (SFB 532) wurde in erster Linie der innovative Verbundwerkstoff „Textilbewehrter Beton“ untersucht, wobei das Ziel dünnwandige und hochbelastbare Betonbauteile waren. An der TU Dresden (SFB 528) wurde in erster Linie die Verwendung von technischen Textilien für die Verstärkung und Instandsetzung von Stahlbetontragwerken oder Holzbauteilen erforscht, um eine wirtschaftlich und technisch attraktive Alternative für die aktuellen Herausforderungen im Bauwesen anbieten zu können. Das 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6) ist Teil einer Serie von Kolloquien, die seit 2001 von den beiden Sonderforschungsbereichen 528 (Dresden) und 532 (Aachen) abwechselnd organisiert werden. Das gemeinsame Abschlusskolloquium der beiden Sonderforschungsbereiche nach dem Ende der Förderung durch die DFG ist das sechste in dieser Reihe und wurde vom Dresdner SFB 528, allerdings diesmal zentral gelegen in Berlin, organisiert. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden Sonderforschungsbereiche stellten ihre aktuellen Ergebnisse vor, wobei diese von Nachwuchswissenschaftlern aus den einzelnen Teilprojekten präsentiert wurden. Ergänzt wurde das Programm durch Vorträge renommierter internationaler Gastredner auf den Gebieten der Fasern und Textilien.For more than a decade, the collaborative research centres 528 and 532 of the Deutsche For-schungsgemeinschaft (DFG) have worked on the application of textile fabrics in civil engi-neering. The RWTH Aachen (CRC 532) first and foremost dealt with the innovative composite “textile reinforced concrete” with the aim of developing thin-walled concrete components with a heavy-load capacity. The TU Dresden (SFB 528) concentrated on re-search into the strengthening and restoration of reinforced concrete load-bearing structures or timber components to provide an economically and technically attractive alternative for the current challenges in civil engineering. The sixth colloquium on textile reinforced structures (CTRS 6) is part of a series of colloquia which has been alternately organized by the collaborative research centre 528 (Dresden) and 532 (Aachen).After the DFG’s grant had come to an end, the joint sixth and final colloquium of both collaborative research centres, which was this time organized by the CRC 528 from Dresden, took place in Berlin due to its more central location. The scientists from both col-laborative research centres presented their current results which were explained by young scientists from the individual subprojects. The programme was complemented by presenta-tions by renowned international guest lecturers from the field of fibres and textiles

Vorwort

Aus dem Vorwort: „Bereits vor 50 Jahren zeigte ein Forscherteam um Donella und Dennis Meadows am MIT in einer vom Club of Rome initiierten Studie mögliche Zukünfte der Weltwirtschaft unter Einbeziehung der globalen Wirkung von Industrialisierung, Bevölkerungswachstum, Unterernährung, Ausbeutung von Rohstoffreserven und Zerstörung von Lebensraum auf. Heute – ein halbes Jahrhundert später – haben diese Szenarien nichts an Aktualität verloren. Sie sind vielmehr verstärkt ins Bewusstsein gerückt. Themen wie globale Ressourcenknappheit, Klimaveränderung, Bevölkerungswachstum, Verantwortung und Generationengerechtigkeit im ökologischen, ökonomischen und sozialen Sinne sind heute allgegenwärtig und prägen weite Bereiche unseres Lebens und Arbeitens. Das Prinzip der Nachhaltigkeit, erstmals 1713 von Hans Carl von Carlowitz schriftlich formuliert, gehört heute zur Vision und Philosophie fast jedes Unternehmens und ist wesentlicher Bestandteil von Wissenschaft und Bildung....”from the preface: „As early as 50 years ago, a team of researchers around Donella and Dennis Meadows at MIT showed possible futures of the world economy in a study initiated by the Club of Rome, taking into account the global impact of industrialisation, population growth, malnutrition, exploitation of raw material reserves and destruction of living space. Today – half a century later – these scenarios have lost none of their relevance. On the contrary, they have become more prominent. Topics such as global resource scarcity, climate change, population growth, responsibility and intergenerational fairness in the ecological, economic and social sense are omnipresent today and influence wide areas of our life and work. The principle of sustainability, first formulated in written form by Hans Carl von Carlowitz in 1713, is now part of the vision and philosophy of almost every company and is an essential ingredient of science and education....

Querschnittsadaption für stabförmige Druckbauteile

Druckbauteile sind essentielle Elemente eines jeden Bauwerks, denn in Form von Stützen oder Wänden tragen sie die Lasten in den Baugrund ab. Heutzutage werden sie zumeist mit einem rechteckigen Querschnitt und konstanten Abmaßen über die Höhe ausgeführt. Bereits runde Stützen stellen eine Ausnahme dar und werden vor allem aus architektonischen Gründen angeordnet. Aber wie würde die möglichst optimale Geometrie eines Druckbauteils aussehen? Im Rahmen des Projekts wurde dieser zentralen Fragestellung nach einer günstigen Adaption der Querschnittsgeometrie von Stützen in Quer- und in Längsrichtung nachgegangen. Wesentliche Zielsetzung war dabei, Stützen so entwerfen und berechnen zu können, dass sie in allen Querschnittsbereichen gleichmäßig ausgelastet sind. Dadurch werden schlankere Bauteile möglich, die aufgrund der Materialersparnis nicht nur zur Schonung unserer natürlichen Ressourcen beitragen, sondern auch wirtschaftlich von Vorteil sind und zu einem ästhetischeren Erscheinungsbild führen. [Aus: Einleitung]Pressure components are essential elements for any structure, because in the form of columns or walls they transfer the loads into the subsoil. Nowadays, they are usually designed with a constant rectangular cross-section over the full height. Already round columns are an exception and are arranged mainly for architectural reasons. But what would the optimum geometry of a pressure component look like? Within the framework of the project, this central question of a favourable adaptation of the cross-section geometry of columns in transverse and longitudinal direction was investigated. The main objective was to be able to design and calculate columns in such a way that they are equally loaded in all cross-section areas. This enables slimmer components which, due to the material savings, not only contribute to the conservation of our natural resources, but are also economically advantageous and lead to a more aesthetic appearance. [Off: Introduction

Koordination des SPP 1542

Leicht Bauen mit Beton − was zuerst wie ein Paradoxon erscheint, ist der Titel des DFG-Schwerpunktprogramms (SPP) 1542 [2]. Das SPP wurde über zwei Förderperioden finanziert. Aufgrund zahlreicher Projektverlängerungen – der letzte mit Mitteln des SPP fi nanzierte Demonstrator wurde im Sommer 2021 fertiggestellt – erfolgt der Projektabschluss nun erst im März 2022.Lightweight construction with concrete (in short: Concrete light) – what at first seems like a paradox is the title of the DFG Priority Programme (SPP) 1542 [2]. The SPP was funded over two grant periods. Due to numerous project extensions – the last SPP demonstrator was completed in summer 2021 – the project will now end in March 2022

Virtual concrete specimens: discrete element simulations of the quasistatic and dynamic material behavior and failure mechanisms of concrete and mortar

A quite minimalistic approach is described which allows to generate differently shaped ensembles of densely packed spherical particles. The distributions of the particle diameters approximate realistic sieving distributions of concrete aggregates. An ad hoc approach is used in order to add cohesive interaction forces to the model which allows first plausibility tests

Leichte Deckentragwerke aus geschichteten Hochleistungsbetonen

Stahlbetondeckenplatten sind material- und energieintensive Biegetragwerke, wenn sie, wie derzeit üblich, ebenflächig mit konstanter Querschnittshöhe und aus einer Betonsorte hergestellt werden. Diese Ausführung ist aus statischer und bauökologischer Sicht sehr ineffizient, da der bewehrte Beton nur an wenigen Stellen sowohl in der Haupttragrichtung als auch über die Deckenhöhe voll ausgenutzt wird. Mit einer gleichmäßigen Ausnutzung können Material und Gewicht und damit natürliche Ressourcen gespart werden.Reinforced concrete floor slabs are materialand energy-intensive flexural load-bearing structures if, as it is currently the case, they are produced flat with a constant cross-sectional height and from one type of concrete. This design is very inefficient from a structural and building ecology point of view, as the reinforced concrete is only fully utilised at a few areas both in the main load-bearing direction and across the slab height. With an uniform utilisation, material and weight and thus natural resources can be saved

SFB 528: Textile Bewehrungen zur Bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung: Arbeits- und Ergebnisbericht für die Periode II/1999 - I/2002

Durch die beanspruchungsgerechte Anordnung von Fasermaterialien wie Glas oder Carbon mit hervorragenden Trageigenschaften entstehen technische Textilien, die in eine Betonmatrix eingebracht werden können, so daß ein neuer, innovativer Verbundwerkstoff entsteht, der sowohl bei der Herstellung neuer Betonbauteile verwendet werden kann als auch für den Einsatz in der Instandsetzung und Verstärkung bestehender Bauwerke geeignet ist. Da die verwendeten Materialien im Gegensatz zum Stahl nicht korrosionsempfindlich sind und gleichzeitig hohe Festigkeiten aufweisen, können Verstärkungen aus textilbewehrtem Beton mit sehr geringen Abmessungen ausgeführt werden. Bei Holzkonstruktionen können textile Verstärkungen die durch die Anisotropie bedingten Festigkeits- und Steifigkeitsunterschiede kompensieren und die Dauerhaftigkeit erhöhen. Bei Verzicht auf Knotenbleche aus Stahl und durch Applikation von textilen Strukturen können beachtliche Steigerungen der Tragfähigkeit und der Duktilität von Verbindungen erreicht werden. In den fünf Projektbereichen werden in theoretischen und experimentellen Untersuchungen die Grundlagen für die Werkstoffe, die mechanische Beschreibung, die konstruktive Durchbildung und die Bemessung, die technologische Aufbringung, bautechnische Umsetzung und die Langzeiteigenschaften und damit für die Sicherheit und die Lebensdauer bei der Verwendung textiler Bewehrungen für die Instandsetzung und Verstärkung geschaffen.The stress-oriented arrangement of fibre materials, such as glass or carbon, which have an excellent load-bearing capacity, leads to technical textiles that may be incorporated into a concrete matrix. So a new, innovative composite material is produced, which can be used for the production of new concrete members and also for the restoration and strengthening of existing structures. As the materials used are noncorrosive compared to steel and as they show great strength at the same time, textile-reinforced concrete can be used for strengthening tasks of small dimensions. With regard to timber structures, textile reinforcement can compensate the strength and stiffness differences caused by anisotropy and can increase durability. If textile structures are used instead of steel gussets this may lead to a considerable increase in the ultimate strength and the ductility of joints. The five fields of the project are designed that theoretical and experimental investigations are carried out to provide the fundamentals of the materials. Additionally information will be obtained about the mechanical description, the detailing and the dimensioning, the techniques of applying, the realisation on the site and the long-term behaviour. All leading to a safety concept and also a service life concept for the use of textile reinforcements for restoration and strengthening

Bemessungsmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von biegeverstärkten Stahlbetonplatten

In diesem Beitrag werden ein Berechnungsverfahren und ein Bemessungskonzept für biegebeanspruchte textilbetonverstärkte Stahlbetonbauteile vorgestellt. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Auswertung von Versuchen an verstärkten Stahlbetonplatten mit einer Reihe veränderlicher Ausgangswerte überprüft. Als Ergebnis dieser Arbeit stehen dem Anwender einfach nutzbare, praxisgerechte Bemessungstabellen zur Verfügung. In dieser Version weisen die Grafiken eine bessere Qualität auf.This article introduces a calculation method and a design concept for reinforced concrete elements strengthened with textile concrete. Its applicability is verified by an analysis of tests with strengthened steel reinforced concrete slabs with a certain variety of design parameters. Results of this work are easy manageable, praxis-orientated design tables that are available for users. This version contains figures with a better quality

Sonderforschungsbereich 528 - Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung - Abschlussbericht: Sonderforschungsbereich 528 - Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung - Abschlussbericht: gekürzte Fassung

Nach zwölf Jahren endete am 30.6.2011 die Förderung des Sonderforschungsbereiches 528 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Abschlussbericht fasst die zentralen Ergebnisse des Sonderforschungsbereiches auf dem Gebiet der Verstärkung und Instandsetzung mit textilbewehrtem Beton über die gesamte Laufzeit des SFBs zusammen. Dazu berichten die einzelnen Teilprojekte über ihre aktuellen Erkenntnisse aus der letzten Förderperiode