Hybrid reinforcement design of longitudinal joints for segmental concrete linings

Abstract

In mechanized tunneling, the performance of segmental tunnel lining segments is closely bound to the longitudinal joint design. The guiding local effect is partial area strip loading with predominantly plane load distribution. Current normative standards only inadequately cover this case, which leads to an underestimation of the actual bearing capacities and thus offers considerable optimization potential. A hybrid material concept is proposed to improve the joints' performance, which is based on the results of robust combined trusscontinuum topology optimization. It combines high‐performance steel fiber reinforced concrete in the area of load application with conventional materials used for the remaining regions. A relocation of the gasket to the segments' center proves to provide better protection, and a double hinge neck leads to a more efficient load transfer. The effects of these measures on the structural performance are analyzed experimentally and compared against conventional designs. The results show pronounced increases in bearing capacities by using hybrid reinforcements and provide a quantification of optimization based design modifications.

Design of modular concrete heliostats using symmetry reduction methods

“…For further reductions elaborated methods like topology optimizations are recommended. 30,31 They help to identify more effective material distributions.…”

“…To cut material costs, D45 is preferred, since it reduces >10% of the mass compared to D60. For further reductions elaborated methods like topology optimizations are recommended . They help to identify more effective material distributions.…”

Neuauflage DAfStb‐Richtlinie Stahlfaserbeton

“…B. die Einbeziehung hochfester Betone, vorgespannte Bauteile und weit höhere Faserklassen sein. Aktuell laufende Forschungsprojekte beschäftigen sich unter anderem mit dem Durchstanzen bei Kombinationsbewehrung [14], der Nutzung von Mikrofasern und Fasercocktails [15–17], dem Einsatz von Fasern in ultrahochfesten Betonen [18–19], der Teilflächenpressung und Hybridbewehrung [20–22] oder der Nutzung extrem hoher, sogenannter überkritischer Fasergehalte [23, 24], die z. B. übliche kreuzweise Oberflächenbewehrungen ersetzen können.…”

Konzeptionierung und Errichtung eines originalmaßstäblichen Parabolrinnenkollektors aus Hochleistungsbeton

“…Die angestrebte signifikante Kostensenkung gegenüber bestehenden Lösungen konnte im Projekt noch nicht belegt werden. Erhebliche Einsparpotenziale werden jedoch beim Verbrauch des kostenintensiven Hochleistungsbetons mithilfe einer weitergehenden Strukturoptimierung gesehen. Perspektivisch konnte gezeigt werden, dass bei einer Auslegung der Schale mit Rippenstruktur unter Beibehaltung der Schalensteifigkeit Massenreduktionen von bis zu 50 % erzielt werden können.…”