Weight-optimized and Mono-material concrete components by the integration of Mineralized Hollow Spheres
<u>Interfaces: Architecture, Engineering, Science</u>, Annual Meeting of the International Association of Shell & Spatial Structures (IASS), Hamburg, 25-27 September 2017, 2017
Bau und wurde folglich wie ein Bestandsgebäude behandelt. Das Parkhaus, welches im Nordosten des ... more Bau und wurde folglich wie ein Bestandsgebäude behandelt. Das Parkhaus, welches im Nordosten des Geländes vorgesehen ist, befand sich in der Ausführungsplanung, die Rehabilitationsklinik in der Vorplanung, für das Patientengästedorf existierten lediglich grobe Vorstellungen, der Wohnungsbau 03 war in keiner Weise definiert. 2 Ziel der Untersuchung Im Rahmen der Untersuchung wurde eine zukunftsweisende Energieversorgungsstrategie für das Areal der Waldkliniken Eisenberg entwickelt. Das primäre Ziel war eine weitgehend CO 2-neutrale bzw. klimaneutrale Energieversorgung des Krankenhausareals bei gleichzeitig größtmöglicher energetischer Autarkie. Mittelfristig soll das gesamte Krankenhausareal sogar den von Werner Sobek entwickelten Aktivhaus-Standard erfüllen. Hierfür muss der komplette Energieverbrauch des Krankenhausareals inklusive Die Waldkliniken im thüringischen Eisenberg haben als erstes Krankenhaus das Ziel, ihren Gebäudebestand sowie die geplanten Neubauten durch den Zubau erneuerbarer Energien und eine intelligente Verbrauchssteuerung in naher Zukunft klimaneutral zu versorgen und somit den von Werner Sobek entwickelten Aktivhaus-Standard für ein gesamtes Krankenhausareal zu erfüllen. Im Rahmen einer durch das Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz sowie den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Studie wurde eine entsprechende Modernisierungsstrategie entwickelt. Infolge des aktuell noch sehr hohen Energieverbrauchs wurden zunächst Effizienzpotenziale im Bestand analysiert. Im Anschluss fand eine Untersuchung der am Standort erschließbaren regenerativen Energiequellen statt. Darauf aufbauend wurden ein kurzfristig umsetzbares Energiekonzept sowie eine mittelfristige Modernisierungsstrategie entwickelt. Diese erlaubt es, bis zum Ende der 2040er Jahre ein AKTIVkrankenhaus zu realisieren und darüber hinaus sogar am Regelenergiemarkt teilzunehmen und somit die Energiewende überregional zu unterstützen.
The technology of graded concrete – Interface between design and manufacturing –
<u>Interfaces: Architecture, Engineering, Science</u>, Annual Meeting of the International Association of Shell & Spatial Structures (IASS), Hamburg, 25-27 September 2017, 2017
This paper concerns a novel method of constructing shell structures from flat concrete plates by ... more This paper concerns a novel method of constructing shell structures from flat concrete plates by means of active bending. The method is described together with a series of experimental investigations. The theoretical background for this method is given in Berger et al., Actively bent concrete shells, Struct Concrete, 2020. The method makes use of the high capacity for rotation exhibited by thin concrete plates that are reinforced with highly elastic tensile reinforcement. When these plates are subjected to eccentrical forces introduced by external tendons they are raised and bent precisely into a desired curved shape. The method was investigated and refined along with a series of experiments which are the subject of this paper: uniaxial tensile tests on rovings to determine their elongation at fracture, bending tests on small concrete plates to determine possible radii of curvature, and large-scale tests to demonstrate the erection process of actively bent shells.
Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG‐Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 – Leicht B... more Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG‐Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 – Leicht Bauen mit Beton – auf die Bereitstellung beanspruchungsgerechter und ressourcenschonender Konstruktionselemente. Angesichts der in ihrer äußeren Form definierten Bauteile wie Decken, Wände und Stützen muss dieses Konzept neben der Anpassung der äußeren Form an die Beanspruchungssituation systematisch um die zielgerichtete Gestaltung der inneren Struktur der Bauteile erweitert werden. Die Technologie des Gradientenbetons bietet hierbei die Möglichkeit, den inneren Aufbau von Betonbauteilen auf die vorliegenden statischen Beanspruchungen und/oder das bauphysikalische Belastungsprofil auszurichten. Die hohen Anforderungen der Gradientenbetontechnologie machen dabei einen ganzheitlichen Ansatz von der Mischungsentwicklung über den Bauteilentwurf bis zur automatisierten Herstellung der Bauteile erforderlich. Durch die Kombination der unterschiedlichen Kompetenzbereiche der Institute für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Werkstoffe im Bauwesen (IWB) und Systemdynamik (ISYS) der Universität Stuttgart konnte eine vollständige Prozesskette zur Herstellung von funktional gradierten Betonbauteilen realisiert werden. Dadurch können gewichtsreduzierte, energieminimierte und vollständig rezyklierbare Betonbauteile entworfen und hergestellt werden.
The functionally graded concrete technology was invented at the Institut fur Leichtbau Entwerfen ... more The functionally graded concrete technology was invented at the Institut fur Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK; Institute of Lightweight Structures and Conceptual Design) at the University of Stuttgart. At this institute, the new technology is currently being investigated and developed further in several research projects. It enables the continuous adjustment of concrete properties, such as porosity, density, thermal conductivity and strength, within the element in accordance with the specifications and load profiles determined for the element. Functionally graded concrete is thus the first solution ever that opens up the opportunity of completely “optimizing the inside of the element”. As a result, weight, resource consumption, waste generation, emissions and energy consumption during the manufacture of concrete elements can be reduced far beyond previously achieved levels.
Weight-optimized and Mono-material concrete components by the integration of Mineralized Hollow Spheres
<u>Interfaces: Architecture, Engineering, Science</u>, Annual Meeting of the International Association of Shell & Spatial Structures (IASS), Hamburg, 25-27 September 2017, 2017
Bau und wurde folglich wie ein Bestandsgebäude behandelt. Das Parkhaus, welches im Nordosten des ... more Bau und wurde folglich wie ein Bestandsgebäude behandelt. Das Parkhaus, welches im Nordosten des Geländes vorgesehen ist, befand sich in der Ausführungsplanung, die Rehabilitationsklinik in der Vorplanung, für das Patientengästedorf existierten lediglich grobe Vorstellungen, der Wohnungsbau 03 war in keiner Weise definiert. 2 Ziel der Untersuchung Im Rahmen der Untersuchung wurde eine zukunftsweisende Energieversorgungsstrategie für das Areal der Waldkliniken Eisenberg entwickelt. Das primäre Ziel war eine weitgehend CO 2-neutrale bzw. klimaneutrale Energieversorgung des Krankenhausareals bei gleichzeitig größtmöglicher energetischer Autarkie. Mittelfristig soll das gesamte Krankenhausareal sogar den von Werner Sobek entwickelten Aktivhaus-Standard erfüllen. Hierfür muss der komplette Energieverbrauch des Krankenhausareals inklusive Die Waldkliniken im thüringischen Eisenberg haben als erstes Krankenhaus das Ziel, ihren Gebäudebestand sowie die geplanten Neubauten durch den Zubau erneuerbarer Energien und eine intelligente Verbrauchssteuerung in naher Zukunft klimaneutral zu versorgen und somit den von Werner Sobek entwickelten Aktivhaus-Standard für ein gesamtes Krankenhausareal zu erfüllen. Im Rahmen einer durch das Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz sowie den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Studie wurde eine entsprechende Modernisierungsstrategie entwickelt. Infolge des aktuell noch sehr hohen Energieverbrauchs wurden zunächst Effizienzpotenziale im Bestand analysiert. Im Anschluss fand eine Untersuchung der am Standort erschließbaren regenerativen Energiequellen statt. Darauf aufbauend wurden ein kurzfristig umsetzbares Energiekonzept sowie eine mittelfristige Modernisierungsstrategie entwickelt. Diese erlaubt es, bis zum Ende der 2040er Jahre ein AKTIVkrankenhaus zu realisieren und darüber hinaus sogar am Regelenergiemarkt teilzunehmen und somit die Energiewende überregional zu unterstützen.
The technology of graded concrete – Interface between design and manufacturing –
<u>Interfaces: Architecture, Engineering, Science</u>, Annual Meeting of the International Association of Shell & Spatial Structures (IASS), Hamburg, 25-27 September 2017, 2017
This paper concerns a novel method of constructing shell structures from flat concrete plates by ... more This paper concerns a novel method of constructing shell structures from flat concrete plates by means of active bending. The method is described together with a series of experimental investigations. The theoretical background for this method is given in Berger et al., Actively bent concrete shells, Struct Concrete, 2020. The method makes use of the high capacity for rotation exhibited by thin concrete plates that are reinforced with highly elastic tensile reinforcement. When these plates are subjected to eccentrical forces introduced by external tendons they are raised and bent precisely into a desired curved shape. The method was investigated and refined along with a series of experiments which are the subject of this paper: uniaxial tensile tests on rovings to determine their elongation at fracture, bending tests on small concrete plates to determine possible radii of curvature, and large-scale tests to demonstrate the erection process of actively bent shells.
Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG‐Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 – Leicht B... more Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG‐Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 – Leicht Bauen mit Beton – auf die Bereitstellung beanspruchungsgerechter und ressourcenschonender Konstruktionselemente. Angesichts der in ihrer äußeren Form definierten Bauteile wie Decken, Wände und Stützen muss dieses Konzept neben der Anpassung der äußeren Form an die Beanspruchungssituation systematisch um die zielgerichtete Gestaltung der inneren Struktur der Bauteile erweitert werden. Die Technologie des Gradientenbetons bietet hierbei die Möglichkeit, den inneren Aufbau von Betonbauteilen auf die vorliegenden statischen Beanspruchungen und/oder das bauphysikalische Belastungsprofil auszurichten. Die hohen Anforderungen der Gradientenbetontechnologie machen dabei einen ganzheitlichen Ansatz von der Mischungsentwicklung über den Bauteilentwurf bis zur automatisierten Herstellung der Bauteile erforderlich. Durch die Kombination der unterschiedlichen Kompetenzbereiche der Institute für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Werkstoffe im Bauwesen (IWB) und Systemdynamik (ISYS) der Universität Stuttgart konnte eine vollständige Prozesskette zur Herstellung von funktional gradierten Betonbauteilen realisiert werden. Dadurch können gewichtsreduzierte, energieminimierte und vollständig rezyklierbare Betonbauteile entworfen und hergestellt werden.
The functionally graded concrete technology was invented at the Institut fur Leichtbau Entwerfen ... more The functionally graded concrete technology was invented at the Institut fur Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK; Institute of Lightweight Structures and Conceptual Design) at the University of Stuttgart. At this institute, the new technology is currently being investigated and developed further in several research projects. It enables the continuous adjustment of concrete properties, such as porosity, density, thermal conductivity and strength, within the element in accordance with the specifications and load profiles determined for the element. Functionally graded concrete is thus the first solution ever that opens up the opportunity of completely “optimizing the inside of the element”. As a result, weight, resource consumption, waste generation, emissions and energy consumption during the manufacture of concrete elements can be reduced far beyond previously achieved levels.
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