Aktives Verformen von ausgehärteten Betonelementen zur Herstellung von räumlich gekrümmten Betonflächen

Optimiert man die Form eines Betontragwerks entsprechend den Lastpfaden beispielsweise zu einer Schale, so kann das Material Beton, charakterisiert durch eine hohe Druckfestigkeit und vergleichsweise niedrige Zugfestigkeit, bestmöglich ausgenutzt werden. Problematisch dabei ist die Herstellung der Schalung der meist komplexen freigeformten Strukturen. Ein an der TU Wien entwickelter Ansatz zur Reduktion des Herstellungsaufwands für die Schalung von Betonschalen ist, ursprünglich ebene, bewehrte Betonplatten aushärten zu lassen und diese nachträglich zu einfach und/oder zweifach gekrümmten Strukturen zu verformen. Kern des Verfahrens ist der Umformungsprozess, bei dem der ausgehärtete Beton und die Bewehrung in der Lage sein müssen, die großen Verformungen aufzunehmen. Die Verformungseigenschaften von 50 mm dicken Plattenelementen konnten bereits in vorangegangenen Versuchsreihen erforscht werden. Die praktische Anwendbarkeit des Ansatzes konnte an zwei Großversuchen an einer Kugelschale mit 13 m Durchmesser und 3,2 m Höhe und einer freigeformten Betonschale mit 10,8 m x 17,6 m und einer Höhe von 2,9 m jeweils mit 50 mm Dicke erfolgreich getestet werden. Der vorliegende Beitrag beschreibt weiterführende experimentelle Untersuchungen zum Biegetragverhalten von Elementen mit größerer Plattendicke von 100-120 mm und unterschiedlichen Bewehrungstypen für die Anwendung des Bauverfahrens zur Errichtung einer Wildbrücke über eine zweigleisige Bahnstrecke.

Active bending of hardened concrete plates for the construction of spatially curved surfaces
The utilization of concrete as construction material can be increased sharply by optimizing the form of the structure according to impacting loads. The particular forms found can exemplarily be concrete shells and have a free formed geometry in most cases requiring a complex mold to be produced. One approach invented at the TU Wien is to simplify the production by bending initially flat hardened concrete plates to single and double curved structures. The core of the construction method is the bending process itself. The concrete as well as the reinforcement have to be able to absorb the occurring strains. The bending properties of 50 mm thick concrete plates could already be determined in previous test series and the practical functionality of the new approach could already be successfully tested in two large scale experiments. In the first experiment a concrete shell with 13 m diameter and a height of 3.2 m was erected. Within the second experiment a free form shell with a dimension of 10.8 m x 17.6 m and a height of 2.9 m was built. The present article describes continuing research about the bending capacity of plates with higher thickness (100-120 mm) for the application of the construction method to building a shell bridge for wildlife over a two track rail.