Herstellung von Schalentragwerken aus Beton mit der “Pneumatic Wedge Method”

Abstract

Ein neues Bauverfahren für den Bau von zweifach gekrümmten Betonflächen mithilfe von pneumatischer SchalungBuilding shell structures out of reinforced concrete using the "Pneumatic Wedge Method" A new construction method called "Pneumatic Wedge Method" was invented at the Institute for Structural Engineering at Vienna University of Technology. The idea behind this new construction method is to build concrete shells with double curvature originating from an initially plane plate. During the transformation process, the elements of hardened concrete are bent until the final form of the shell structure is reached. The steel ropes (5 mm diameter), used as reinforcement, are able to absorb the occurring strains during the distortion. Pneumatic wedges, mounted between the concrete elements, protect the thin foil used as lifting formwork and regulate the distance of these concrete elements during the transformation process. Additional post-tensioning cables support the shaping process and are locked at the anchor bodies to fix the form of the concrete shell. Finally the joints between the elements are filled with grout.

Pneumatic forming of hardened concrete – building shells in the 21st century

“…To benefit from the structural advantages of a double-curvature shell, it is necessary to merge these elements into a monolithic structure. Either the joints are connected with special reinforcement [18], filled with grout and the entire structure smoothed with filler afterwards, or an additional layer of sprayed concrete, including the necessary reinforcement, is applied. The additional layer of sprayed concrete was tested in the large-scale experiment.…”

Die praktische Umsetzung von neuen ressourceneffizienten Bauverfahren als Katalysator für Innovation im konstruktiven Ingenieurbau

“…Das von den Autoren an der TU Wien entwickelte Bauverfahren „Pneumatic Forming of Hardened Concrete (PFHC)“ stellt zu den bekannten klassischen Schalenbauverfahren eine ökologisch und wirtschaftlich vorteilhafte alternative Baumethode dar. Wie in beschrieben, wird zu Beginn eine ebene Betonplatte mit keilförmigen Aussparungen hergestellt. Diese wird mithilfe eines darunter angeordneten Pneus und durch zusätzlich Vorspannung von am Umfang angeordneten Spannlitzen zu einer zweifach gekrümmten Schale verformt.…”

“…Neben analytischen und numerischen Berechnungen wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Diese beinhalteten u. a. zwei Serien von Vierpunktbiegeversuchen , Fugenzugversuche , Verbundversuche , Dehnkörperversuche und Berstversuche an pneumatischen Strukturen mit unterschiedlichen Folienmaterialien und Beschichtungen. Begleitend wurden stetig die Frischbeton‐ und Festbetoneigenschaften sowie die Eigenschaften der getesteten Bewehrungsmaterialien getestet.…”

“…Zur Zusammenführung der Teilergebnisse und zur Überprüfung der Funktionalität des gesamten Bauverfahrens wurden zwei Großversuche durchgeführt. Diese umfassten die Herstellung einer Kugelschale mit 13 m Durchmesser und 3,2 m Höhe und einer frei geformten Betonschale mit 10,8 m x 17,6 m und einer Höhe von 2,9 m jeweils mit 50 mm Dicke .…”

Biogas Dome Construction Using Pneumatics

“…A new construction method using pneumatic formwork has been invented by Kromoser and Kollegger (2014), in which free-formed concrete shells originating from an initially flat plate can be built. During the transformation process, the hardened concrete plate consisting of petal shaped elements is bent with the aid of pneumatic formwork until the required curvature is reached (Figure 2b).…”