Massive versus lightweight construction in residential building

Masonry as the primary form of construction is currently the most economic option for the building of multi‐storey apartment blocks in Germany in order to provide affordable housing. It can however also be stated that there is definitely further rationalisation potential in masonry construction, in contrast to lightweight construction. In comparison to masonry construction, lightweight building methods show no apparent economic advantages, the ecological balance is objectively equivalent and the fire protection and sound insulation properties have to be provided technically and constructively at high cost in order to comply with the same requirements. Under consideration of a realistic and objective assessment, there is therefore no reason to promote the use of lightweight building methods, such as timber‐frame, from their current status as niche products, especially for residential building.     

When green marketing meets reality: selected facts about sustainable house building

Since 2012, Life Cycle Engineering Experts (LCEE) have carried out a series of comprehensive studies into the sustainability of market‐relevant (also potentially) construction methods in German housing ([1] to [4]). The methodical basis was a systematic application of the sustainability assessment approach of the Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen (DGNB) applied to representative model buildings from the detached house and apartment building sectors (see Figs. 1 and 2). The key findings have been compressed into themed fact sheets intended to ensure appropriate knowledge and information transfer to various recipients. As a contribution to less marketing and more reality, the following paper outlines the lessons learnt from selected example fact sheets concerning sustainable housing.     

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern

Massive Flachdecken erweisen sich in Hoch‐ und Industriebau häufig als insgesamt überlegenes Deckensystem. Die hohe Eigenlast dieser Decken kann ihren Anwendungsbereich jedoch einschränken. Eine sinnvolle Abhilfe schafft dann die Integration von Hohlkörpern in der neutralen Zone, weil hierdurch eine spürbare Gewichtsreduktion eintritt. Neben der Eigenlast wird auch der Verbrauch der unter ökologischen Gesichtspunkten wesentlichen Ressourcen Betonstahl und Zement deutlich verringert. Die Hohlräume beeinflussen vor allem die Querkrafttragfähigkeit solcher Decken. Vier Versuchsserien, die mit kugelförmigen Hohlkörperdecken des Systems “cobiax” durchgeführt wurden, werden in diesem Beitrag beschrieben. Aus den Versuchen wird ein Abminderungsfaktor zur Beschreibung des Querkrafttragverhaltens abgeleitet, der auch in die kürzlich erteilte allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deckensystems eingegangen ist. Die Nachrechnung der Versuche mit der Finite‐Elemente‐Methode zeigt eine gute Übereinstimmung von Numerik und Experiment, so dass in der Weiterentwicklung Parameterstudien auf dieser Grundlage zur Ergänzung von Versuchen hilfreich sein werden. Experimental and Numerical Investigation of the Bearing Behaviour of Hollow Core Slabs Massive flat slabs have proven to be the most appropriate ceiling system for structural and industrial engineering. However the high dead load of these slabs might reduce their field of application. This problem can be solved by void formers that are placed in the neutral zone. These block‐outs cause a noticeable reduction of weight. Furthermore, the masses of ecologically important resources like reinforcement steel and cement can be reduced as well. The shear bearing capacity is significantly influenced by these block‐outs. This article describes four test series with spherical void former floors of the system “cobiax”. A reduction factor for the shear bearing capacity is derived from these tests. That factor was also introduced in the technical approval for this slab system which has been issued recently. A comparison to a calculation with the finite element method shows that the numerical results and the results of the tests are quite similar. In future research, parameter studies based on the finite element method might be helpful additional to further tests.     

Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls in karbonatisiertem Normal‐, Leicht‐ und Recyclingbeton

Um der Forderung nach Nachhaltigkeit nachzukommen, wird in den nächsten Jahren der Einsatz von Betonen mit rezyklierten Gesteinskörnungen (Beton‐ und Mischabbruch) zunehmen. Wegen den wärmedämmenden Eigenschaften wird auch der Bedarf an Betonen mit Leichtzuschlägen (z. B. Blähglas) steigen. Als wesentliches Element dieser Entwicklung werden für die Zementund Betonproduktion zunehmend Zemente mit reduziertem Portlandzementklinkergehalt sowie Zusatzstoffe wie Flugasche und Hüttensand verwendet. Damit nimmt der Karbonatisierungswiderstand der Betone tendenziell ab und das Risiko für Korrosionsschäden zu. Die nachfolgend vorgestellten Untersuchungen hatten zum Ziel, die Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls (Top12, Zusammensetzung entspricht ungefähr dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4003) in karbonatisiertem Beton mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu evaluieren, mit normalem Betonstahl zu vergleichen und zu beurteilen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Top12, im Gegensatz zum normalen Betonstahl, in allen untersuchten Betonen und damit auch in stark karbonatisierten Recyclingbetonen beständig ist. Corrosion Resistance of a Stainless Chromium‐Steel in Carbonated Ordinary, Light‐Weight and Recycling Concrete In order to achieve the goals for a sustainable development, concrete with recycled aggregates (concrete and mixtures from concrete and masonry, e.g. clay bricks and calcium silicate blocks etc.) is going to be used more and more in the future. Due to its thermal insulating properties, the demand for concrete with light‐weight aggregates (e.g. foam glass) will also increase. As an essential element of this development, an increasing amount of cements with a reduced clinker factor as well as of mineral additions such as fly ash and ground granulated blast furnace slag is used for concrete production. Therefore, as a general tendency, the carbonation resistance of concrete mixes decreases while the risk of corrosion damages increases. The goal of the investigations described in this paper was to evaluate and to assess the corrosion resistance of a stainless rebar (Top12, composition corresponds approx. to steel grade 1.4003) in various carbonated concrete mixes and to compare the results with common rebars. The results lead to the conclusion that, in contrast to common rebars, Top12 is durable in all investigated concrete mixes, including strongly carbonated recycling concretes.