The use<b></b>of lightweight concrete in the concrete industry provides economical and practical advantages. Structural anchors are commonly used in the industry for various structural applications. In <i>ACI 318-19: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary</i>, a modification factor, λ<i>_a</i>, is specified for the calculated design strengths of anchors installed in lightweight concrete that experience concrete or bond failure. The modification factor consists of the general lightweight concrete modification factor,λ, specified in the code multiplied by an additional reduction factor dependent on the anchor and failure type. For the concrete breakout strength of expansion and screw anchors in lightweight concrete, the value of λ<i>_a</i>is specified as 0.8λ. For the concrete breakout strength of cast-in anchors in lightweight concrete, the value of λ<i>_a</i>is 1.0λ. In both cases, however, the specified value of λ<i>_a</i>is based on limited test data. A research program was therefore conducted to provide the data needed for more appropriate lightweight modification factors. A primary objective of the research was to evaluate the concrete breakout strengths of cast-in, expansion, and screw anchors installed in lightweight concrete by conducting a systematic experimental program that included various types of lightweight concrete. More specifically, the experimental program included tension tests on torque-controlled expansion anchors, displacement-controlled expansion anchors, and screw anchors from four manufacturers in addition to tension tests on cast-in headed stud anchors. A total of seven concrete types were included in the research: one normalweight concrete mixture and six lightweight concrete mixtures. The lightweight concrete included sand-lightweight and all-lightweight mixtures composed ofexpanded shale, clay, and slate aggregates. The results of the experimental program are compared to limited data available from previous tension tests on anchors in lightweight concrete. Based on the results of the research, revised lightweight concrete modification factors for the concrete breakout design strengths of the anchor types included in the test program are provided.

Este trabalho tem por objetivo o estudo da viabilidade da utilização de cerâmica vermelha para a confecção de agregados leves de argila calcinada para utilização em concretos estruturais. Inicialmente, foram coletadas amostras de solo de cinco diferentes empresas produtoras de cerâmica vermelha do estado de São Paulo. As massas cerâmicas foram caracterizadas por meio das técnicas de limites de liquidez (LL) e plasticidade (LP), análise granulométrica, análise química e difração de raios X (DRX). Os corpos de prova confeccionados com essas massas cerâmicas, queimados à temperatura de 900ºC, foram caracterizados por meio da avaliação da retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, expansão por umidade e resistência à compressão. Após a caracterização dos corpos de prova de cerâmica vermelha, foram escolhidas duas amostras para a confecção dos agregados leves de argila calcinada. Em seguida, foram confeccionados corpos de prova de concreto com agregados leves de argila calcinada, argila expandida e brita. Os corpos de prova de concreto leve foram caracterizados pelos ensaios de slump, massa específica fresca, teor de ar incorporado, resistência à compressão, resistência à tração, módulo de deformação, retração por secagem, absorção de água, índice de vazios e massa específica aparente. Os resultados desta pesquisa indicaram a viabilidade da produção de agregados leves de argila calcinada para utilização em concretos e os valores da massa específica (1.555 a 1.785 kg/m³) e da resistência à compressão (18,0 a 55,8 MPa) apresentaram-se em um patamar intermediário entre os valores observados para concretos com argila expandida e com basalto. / This paper aims the study the viability of using red ceramic to make calcined clay lightweight aggregates in order to use in structural concrete. At first, soil sample were collected from five different red ceramic producing companies from São Paulo State. Liquid and plastic techniques, particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize ceramic masses. The specimens made from these ceramic masses, burned at the temperature of 900ºC, were characterized by evaluating of linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, specific mass, moisture expansion and compressive strength. After the red ceramic specimens characterization, two samples were chosen for the manufacture of calcined clay lightweight aggregates. After that, concrete specimens with calcined clay lightweight aggregate, expanded clay and basalt were made. These concrete specimens were characterized by slump test, fresh specific mass, incorporated air content, compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, water absorption, voids and bulk density. Results of this research indicated the viability of production of calcined clay lightweight aggregate for concrete utilization and the specific mass values (1.555 and 1.785 Kg/m³) and the compressive strength values (18,0 to 55,8 MPa) presented at a intermediated level between those observed for the expanded clay and basalt.

Submitted by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2018-02-06T14:51:48Z No. of bitstreams: 1 EDUARDO CESAR PACHLA - 2017.pdf: 13664238 bytes, checksum: 1ee80147db8a398f429417a34a366ed3 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2018-02-06T15:33:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EDUARDO CESAR PACHLA - 2017.pdf: 13664238 bytes, checksum: 1ee80147db8a398f429417a34a366ed3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-06T15:33:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDUARDO CESAR PACHLA - 2017.pdf: 13664238 bytes, checksum: 1ee80147db8a398f429417a34a366ed3 (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / Visando desenvolver produtos com elevado desempenho térmico-acústico, foram produzidos compósitos introduzindo-se resíduos da indústria orizícola em uma matriz de concreto celular. O intuito do trabalho foi averiguar o efeito da adição desses subprodutos à matriz. No total, foram analisadas dez misturas, uma delas de concreto celular, contendo apenas casca do arroz, e as demais, sendo combinações da casca com a palha do arroz em três diferentes comprimentos e percentuais. Assim, o compósito com melhor desempenho foi estudado quanto à adição das fibras saturadas. Todos os compósitos foram avaliados quanto ao desempenho mecânico, acústico e térmico. A partir das análises de resistência mecânica, verificou-se que a adição de casca do arroz reduziu a resistência à compressão axial e aumentou a resistência à tração na flexão. Contanto, a substituição de parcelas de casca por palha do arroz manteve os resultados de resistência à compressão axial estatisticamente semelhantes até o volume de 10%, porém, a partir de 15% de adição de palha, os mesmos foram reduzidos. No que diz respeito à resistência à tração na flexão, a adição de palha do arroz foi positiva. Em relação ao desempenho acústico, a absorção acústica apresentou um acréscimo de aproximadamente 72% com a adição da casca do arroz, e de 83% com a adição de 15% de palha de 3 cm de comprimento. Os resultados de isolamento acústico não se mostraram estatisticamente diferentes, portanto, não foi possível determinar se as fibras vegetais trouxeram ganho na capacidade de isolação sonora. No que concerne o desempenho térmico, constatouse que há redução da condutividade em função do aumento do comprimento da palha do arroz. Por fim, as análises de durabilidade indicaram que os materiais possuem grandes quantidades de hidróxido de cálcio, que por sua vez, em contato com o dióxido de carbono, formam carbonato de cálcio, o que acarreta no surgimento de manchas brancas à superfície dos produtos e acelera o processo de despassivação de reforços metálicos. A concepção dos produtos se mostrou promissora ao obter desempenho térmico-acústico satisfatório, entretanto, é necessário realizar estudos mais minuciosos em relação à durabilidade, e, como alternativa para solucionar essa questão, sugere-se adicionar pozolanas para controlar a formação de hidróxido de cálcio. / Aiming to develop products with high thermal-acoustic performance, composites were produced by introducing waste from the rice industry into a cellular concrete matrix. The purpose of this work was to investigate the effect of adding these byproducts to the matrix. In the total, ten mixtures were analyzed, one of them of cellular concrete, containing only rice husk, and the others, being combinations of the bark and the rice straw in three different lengths and percentages. Thus, the composite with the best performance was studied in the light of addition of saturated fibers. All composites were evaluated for mechanical, acoustic and thermal performance. From the mechanical strength analysis, it was verified that the addition of rice husk reduced the axial compressive strength and increased the tensile strength in the bending. As a result, the substitution of rind plots per rice straw maintained the statistically similar axial compression resistance results up to the 10% volume, but, from 15% straw addition, those results were reduced. Regarding the flexural tensile strength, the addition of rice straw was positive. Considering the acoustic performance, the acoustic absorption presented an increase of approximately 72% with the addition of the rice husk, and 83% with the addition of 15% of straw of 3 cm in length. The results of acoustic insulation were not statistically different; therefore, it was not possible to determine if the vegetal fibers brought positive results to the sound insulation capacity. In terms of thermal performance, it was verified that there is reduction of the conductivity due to the increase of the length of the rice straw. Finally, the durability analysis indicated that the materials have a large amount of the calcium hydroxide, which in turn, in contact with carbon dioxide, forms calcium carbonate, which causes white spots to appear on the surface of the products and accelerates the process of depassivation of metallic reinforcements. The design of the products has shown to be promising due to its satisfactory thermal-acoustic performance, however, it is necessary to carry out more detailed studies on durability and, as an alternative to solve this question, it is suggested to add pozolanas to control the formation of calcium hydroxide.

Structural lightweight aggregate concrete is an important and versatile material, which offers a range of technical, economic and environmental-enhancing and preserving advantages and is designed to become a dominant material in the new millennium. For structural application of lightweight concrete, the density is often more important than the strength. A decreased density for the same strength level reduces the self-weight, foundation size and construction costs. Structural lightweight aggregate concrete generally used to reduce dead weight of structure as well as to reduce the risk of earthquake damages to a structure because the earthquake forces that will influence the civil engineering structures are proportional to the mass of those structures. In this study, structural lightweight aggregate concrete was designed with the use of natural perlite aggregate that will provide an advantage of reducing dead weight of structure and to obtain a more economical structural lightweight concrete by the use of perlite powder as a replacement of the cement. Six mixes were produced with different cement content and with or without perlite powder. Six mixes divided into two groups according to their cement content. First group had a cement content of 300 kg/m3 and second group had cement content of 500 kg/m3 / also the water/cement ratios of groups were 0.49 and 0.35 respectively. Moreover, each group had three sub-mixes with 0%, 20% and 35% of perlite powder as cement replacement. According to results of experimental study, it was concluded that natural perlite aggregate can be used in the production of structural lightweight aggregate concrete. Based on the strength and density results of experimental work, it is possible to produce lightweight concrete with 20 MPa-40 MPa cylindrical compressive strength by using natural perlite aggregate. Also, the use of perlite powder, which will provide economy, can reduce dead weight further and increase performance.

Vor 42 Jahren veröffentlichte der Club of Rome das Buch „Die Grenzen des Wachstums". In der Studie wurde ein Szenario entworfen, das sich ereignen könnte, wenn wir unser Verhalten auf globaler Ebene nicht änderten. Ich war 16 Jahre alt und habe das Buch förmlich verschlungen. 40 Jahre später erschien der Bericht „2052 – Eine globale Prognose für die nächsten 40 Jahre“. Seine Lektüre hat mich nicht minder gefesselt. Nach wie vor und mit kaum weniger Schärfe und Deutlichkeit stehen die Themen globale und Generationengerechtigkeit im ökologischen, ökonomischen und sozialen Sinne auf der Agenda der Menschheit. Gefragt sind langfristige Perspektiven für eine Entwicklungspolitik, die zugleich umweltschonend ist. Nachhaltigkeit – ein Prinzip, das erstmals 1713 von dem Sachsen Hans Carl von Carlowitz schriftlich formuliert wurde – gehört heute zur Vision und Philosophie fast jedes Unternehmens, prägt Wissenschaft und Bildung. Wollen wir unseren ökologischen Fußabdruck auf der Erde eingrenzen, müssen wir mit ihren Ressourcen schonender umgehen, die CO2- Emission senken, andere Wege gehen. Die Bedeutung einer nachhaltigen Entwicklung als Leitbild für die Zukunft ist international unbestritten. Das Bauwesen gehört weltweit zu den wachstumsstärksten Branchen und nimmt eine besondere Stellung ein, weil es wesentliche Bedürfnisse des Menschen wie Wohnen und infrastrukturelle Ansprüche befriedigt. Damit verbunden sind große wirtschaftliche und für die Umwelt relevante Aufwendungen. Umweltschutz im Bauwesen impliziert oft ökologisches Bauen, Sparen von Heizenergie oder den Einsatz von Materialien, die die Gesundheit der Bewohnerinnen und Bewohner nicht gefährden. Doch die ökologische Bedeutung des Bausektors erwächst vor allem aus dem Verbrauch von Ressourcen und Energie, der Verarbeitung und dem Transport von Baumaterialien sowie dem Umgang mit Bauabfällen. Welchen Beitrag können wir zum Thema Nachhaltigkeit leisten? Es ist an der Zeit,einen Paradigmenwechsel im Bauwesen herbeizuführen. Das heißt: leichter, effizienter, intelligenter bauen, ressourcenschonend denken und handeln. Einerseits geht es um Ästhetik, eine filigranere und variantenreichere Formensprache für Betonbauten bei gleicher Festigkeit und Steifigkeit. Andererseits geht es um Effizienz – leichter bauen spart Material. Das wiederum reduziert vor allem im Herstellungsprozess, aber auch beim Transport und bei der Verwendung von Beton und Zement den Energieaufwand und den CO2-Ausstoß. Diese Herausforderungen gehen wir aktiv an. Vor drei Jahren haben sich Bauingenieure, Architekten, Maschinenbauer und Mathematiker aus ganz Deutschand im Schwerpunktprogramm Leicht Bauen mit Beton zusammengefunden, um Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit Beton zu erforschen. Die Ergebnisse der 1. Förderphase sind in diesem Band dargestellt. Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Einrichtung des Schwerpunktprogramms 1542, die Unterstützung und die Förderung. Ausdrücklich danken möchten wir auch den Gutachterinnen und Gutachtern, die durch ihre Tätigkeit das Schwerpunktprogramm mit gestaltet haben.

Das Schwerpunktprogramm 1542 − Leicht Bauen mit Beton − wird seit nunmehr drei Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Abriss, wie es zur Einrichtung des SPP 1542 kam, und einen Überblick über Struktur, Koordinierung, Schwerpunktaktivitäten sowie Öffentlichkeitsarbeit in der ersten Förderphase.

Im Wesentlichen beschreibt diese Fragestellung die zentrale Zielsetzung des Projektes. Heutzutage werden Stützen, die häufigste Form von stabförmigen Druckbauteilen in Gebäuden, zumeist mit einem kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt und mit einem konstanten Verlauf über die Stützenlänge ausgeführt. Aber wie sieht die möglichst optimale Geometrie eines schlanken Druckbauteils aus? Im Rahmen des Projektes wurde dieser Fragestellung nach einer günstigen Adaption der Querschnittsgeometrie von Stützen in Quer- und in Längsrichtung nachgegangen. In der Regel unterscheidet man bei Stützen zwischen den möglichst ideal zentrisch gedrückten und denen, die exzentrisch gedrückt bzw. mit einem Moment belastet werden. In dieser 1. Phase des Projekts wurden zunächst die ideal zentrisch belasteten betrachtet.

Im Rahmen des SPP 1542 Leicht Bauen mit Beton wurden am Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig ultraleichte, dünnwandige Betonhohlbauteile untersucht, die den Bambus als bionisches Vorbild hatten. Für die sehr geringen Wandstärken von nur maximal 3,0 cm wurde ein selbstverdichtender, hochfester Feinkornbeton verwendet, mit dem eine hohe Betonqualität zielsicher erreicht wurde. Ferner wurden drei innovative Bewehrungskonzepte eingesetzt. Bauteilversuche unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung wurden hinsichtlich der Traglasten, des Verformungsverhaltens und der Versagensmechanismen ausgewertet. Anschließend wurden die Versuchsergebnisse mit theoretischen und numerischen Berechnungsmodellen abgeglichen. Aufbauend auf den Ergebnissen konnten Empfehlungen für eine Bemessung erarbeitet werden.

Im Teilprojekt Formoptimierte filigrane Stäbe aus UHPC und korrosionsfreier CFK-Bewehrung für variable räumliche Stabtragwerke werden an der Tragwirkung orientierte, formoptimierte Druckstäbe und Vorgespannte Zugstäbe aus innovativen Materialien entwickelt. Durch Untersuchungen an diesen Komponenten sollen Grundlagen für die zukünftige Realisierung von schlanken stabförmigen Tragstrukturen aus Beton in modularer Bauweise geschaffen werden. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst ein kurzer Überblick über das gesamte Teilprojekt gegeben. Anschließend werden die bisher durchgeführten Untersuchungen zu den Druck- und Zugstäben und die wesentlichen Ergebnisse vorgestellt. Außerdem werden weitere laufende oder geplante theoretische und experimentelle Untersuchungen erläutert.

Dünnwandige Schalenträger aus Hochleistungsbetonen, die zu Sandwichträgern ergänzt werden, weisen einen günstigen Lastabtrag auf und übernehmen gleichzeitig bauphysikalische Aufgaben. Zur Reduzierung von Verformungen und Erhöhung der Traglasten werden die dünnwandigen Schalenträger mit nicht korrodierendem carbonfaserverstärktem Kunststoff im sofortigen Verbund vorgespannt. Das Verbinden der Schalenträger durch Ausschäumen mit einem Kernmaterial führt zu multifunktionalen Sandwichelementen. Im nachfolgenden Beitrag werden die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen zur schrittweisen Entwicklung von innovativen andwichkonstruktionen vorgestellt.