Zur Biegung von Infraleichtbetonbauteilen – Werkstoff‐, Verbund‐, Trag‐ und Verformungsverhalten

Hückler, Alex; Schlaich, Markus P.

doi:10.1002/best.201700008

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“…Infraleichtbeton erreicht heute zielsicher mittlere Druckfestigkeiten von bis zu f lcm = 13 MPa , was nach den Konformitätskriterien einem LC8/9 entspricht und mehrstöckige Gebäude ermöglicht. Im Rahmen eines aktuellen Projekts der TU Berlin wird derzeit an Prüfwänden (Bild ) einer verbesserten Rezeptur mit bis zu 18 MPa mittlerer Würfeldruckfestigkeit bei einer Trockenrohdichte von 800 kg/m 3 geforscht.…”

Section: Einleitung – Das Wichtigste Zum Infraleichtbetonunclassified

“…: lightweight aggregates, LWA) aus Blähton, die 2007 für das in Bild gezeigte Wohnhaus (damals beraten von Prof. Hillemeier , TU Berlin und Prof. Thienel, UniBw München) zum Einsatz kam, sowie deren Weiterentwicklung zu einer ILC‐Familie mit Trockenrohdichten zwischen 600 und 800 kg/m 3 . Diese führte zu einer umfassenden Untersuchung zum Biegetragverhalten verschiedener Balkenkonfigurationen mit dem Ergebnis, ILC‐Balken nun bemessen zu können .…”

Section: Stand Der Forschungunclassified

“…ILC verhält sich beim inneren Lastabtrag auf mesoskopischer Betrachtungsebene (d. h. im Millimeter‐Bereich), wo Beton vereinfacht als inhomogenes Zweistoff‐System aus Matrix und Gesteinskörnung betrachtet werden kann, wie Leichtbeton . Das Tragverhalten von ILC bzw.…”

Section: Infraleichtbetontechnologieunclassified

“…Die hier vorgestellten Berechnungsansätze zur Biegung sowie zum Verbund‐, Riss‐ und Verformungsverhalten basieren auf den Ergebnissen eines DFG‐Forschungsprojekts (SCHL 1901/7‐1), die detailliert im Rahmen einer Dissertation sowie zusammenfassend in dieser Zeitschrift veröffentlicht wurden. Im Folgenden werden lediglich die Besonderheiten des ILC in Bezug auf gängige Berechnungsansätze zusammengefasst.…”

Section: Berechnungsgrundlagen Für Eine Bemessungunclassified

“…Schließlich ist der erforderliche Bewehrungsquerschnitt mit

A_{s 1, f 1} = \frac{1}{σ_{s 1, f 1}} (\frac{M_{Eds}}{z = ζ \cdot d})

bestimmbar, wobei σ s1,f1 die Spannung in der Bewehrung ist. Die Berechnungshilfe zur Bemessung von biegebeanspruchten Bauteilen aus ILC ist für Bewehrungsstäbe aus Stahl (Index s) und auch GFK (Index f) anwendbar .…”

Section: Berechnungsgrundlagen Für Eine Bemessungunclassified

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Infraleichtbeton: Reif für die Praxis

Schlaich

Hückler

2017

Beton und Stahlbetonbau

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Revolutionen im Bauen, wie sie um das Jahr 1900 der Stahlbeton und Mitte des letzten Jahrhunderts der Spannbeton ausgelöst haben, verspricht Infraleichtbeton (engl.: Infra-Lightweight Concrete, ILC), sicher nicht. Infraleichte Betone sind aber so leicht und damit wärmedämmend, dass Sichtbetonbauten hergestellt werden können, die die heutigen bauphysikalischen Anforderungen erfüllen, ohne dass zusätzliches Dämmmaterial nötig wird. Solche Bauten mit Außenwänden aus praktisch nur einem mineralischen Werkstoff -tragender Wärmedämmung -erlauben freiere Gestaltung, weil sich die baukonstruktiven Details drastisch vereinfachen. Sie bieten wegen des porösen Materials ein angenehmes Raumklima, und sie sind am Ende ihrer Lebenszeit wiederverwendbar, weil sie nicht unlösbar mit anderen Werkstoffen verklebt sind. Das 2007 [1] in Berlin gebaute Einfamilienhaus (EFH) mit ILC-Außenwänden (Bild 1) zeigt zudem, dass der leichte Werkstoff der Witterung bestens widersteht. Infraleichtbeton erreicht heute zielsicher mittlere Druckfestigkeiten von bis zu f lcm = 13 MPa [2], was nach den Konformitätskriterien einem LC8/9 entspricht und mehrstöckige Gebäude ermöglicht. Im Rahmen eines aktuellen Projekts der TU Berlin wird derzeit an Prüfwänden (Bild 3) einer verbesserten Rezeptur mit bis zu 18 MPa mittlerer Würfeldruckfestigkeit bei einer Trockenrohdichte von 800 kg/m 3 geforscht. Gleichzeitig lassen sich je nach Festigkeit Werte der Wärmeleitfähigkeit zwischen l 10°,tr = 0,14 und 0,19 W/(m · K) erreichen, womit sich die Energieeinsparverordnung (EnEV) [3] für ein Gebäude mit ca. 50 bis 60 cm Wandstärke über den "Gebäudenachweis" einhalten lässt. Zukünftigen, noch strengeren Anforderungen kann mit Wandaktivierungen (vgl. Abschn. 2.2.1) begegnet werden. Was die Kosten angeht, ist es schwer, klare Angaben zu machen. In Berlin ist Infraleichtbeton als "Beton nach Eigenschaften" (z. B. Vorgabe der Druckfestigkeitsklasse) etwa dreimal teurer als Normalbeton. Etwas höher liegt der Preis bei einem "Beton nach Zusammensetzung" (Rezepturvorgaben) mit etwa dem Vier-bis Fünffachen. Die höheren Kosten entstehen wegen teuren Hochleistungs-Bild 1 Einfamilienhaus aus Infraleichtbeton in Berlin-Pankow (2007) Detached house of Infra-Lightweight Concrete in Berlin-Pankow (2007) 5 Konstruktive Durchbildung Infraleichtbeton, werkstoffgerecht eingesetzt, vereinfacht die konstruktive Durchbildung vieler Bereiche des Tragwerks. Dem Architekten eröffnen sich neue Wege im Sichtbetonbau. Zusammen mit Prof. Regine Leibinger Bild 7 Dehnungen, Spannungen und innere Kräfte im Riss eines biegebeanspruchten ILC-Balkens Strains, stresses, and internal forces in cracked section of an ILC-beam subjected to flexure Bild 8 Berechnungsdiagramm für ILC-Balken [2] Calculation diagram for ILC-beams [2] Bild 9 Anschluss Decke-Wand-Balkon (Skizze und Demonstrator) ohne thermische Trennung [22] Connection slap-wall-balcony (drawing and mock-up) without thermal separation [22]

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Section: Einleitung – Das Wichtigste Zum Infraleichtbetonunclassified

Section: Stand Der Forschungunclassified

Section: Infraleichtbetontechnologieunclassified

Section: Berechnungsgrundlagen Für Eine Bemessungunclassified

“…Schließlich ist der erforderliche Bewehrungsquerschnitt mit

A_{s 1, f 1} = \frac{1}{σ_{s 1, f 1}} (\frac{M_{Eds}}{z = ζ \cdot d})

Section: Berechnungsgrundlagen Für Eine Bemessungunclassified

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Infraleichtbeton: Reif für die Praxis

Schlaich

Hückler

2017

Beton und Stahlbetonbau

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Infraleichtbeton (ILC)

Schlaich¹,

Hückler²,

Lösch³

2021

Beton Kalender 2021

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Entwicklung von Prototypen für Balkone und Loggien aus Infraleichtbeton (ILC) unter Berücksichtigung bauphysikalischer Aspekte und der Anforderungen aus der Fertigung

Mendgen

2023

Bautechnik

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Im Rahmen des von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) geförderten Forschungsprojekts ILVO (Vorfabrikation von Fertigteilen aus Infraleichtbeton) wurden 2019–2021 Fertigteile aus ILC für den Geschosswohnungsbau an der TU Berlin entwickelt. Die daraus resultierenden Protoypen wurden 2022–2023 in Form von Modellen in der Ausstellung „Technoscape: The Architecture of Engineers“ (Kuratoren: Maristella Casciato, Pippo Ciorra) im MAXXI Museum in Rom ausgestellt. Das Bauen mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton (ILC) bietet eine Reihe an Vorteilen gegenüber dem herkömmlichen Bauen mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Dies wird im Geschosswohnungsbau insbesondere bei der Konstruktion von Fenstern, Balkonen und Loggien deutlich. Details, die sonst kompliziert und aufwendig sind und gerade im Bereich von Wärmebrücken Probleme aufweisen, können mit Infraleichtbeton neu gedacht werden. Im Folgenden sollen die Vorteile des Bauens mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton im Geschosswohnungsbau aufgezeigt werden. Darauf aufbauend werden die Grundlagen des Entwurfs, der Konstruktion sowie der Fertigung von großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton erklärt und die Entwicklung von drei exemplarischen Prototypen (französischer Balkon, Balkon, Loggia) für den Geschosswohnungsbau erläutert. Weiter wird ein Bezug zum seriellen Bauen im Hochbau und Ingenieurbau hergestellt.

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Zur Biegung von Infraleichtbetonbauteilen – Werkstoff‐, Verbund‐, Trag‐ und Verformungsverhalten

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Infraleichtbeton: Reif für die Praxis

Infraleichtbeton: Reif für die Praxis

Infraleichtbeton (ILC)

Entwicklung von Prototypen für Balkone und Loggien aus Infraleichtbeton (ILC) unter Berücksichtigung bauphysikalischer Aspekte und der Anforderungen aus der Fertigung

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