Modular Structures from Reused Elements: Challenges in the Utilization of Existing Foundations

Die Bauwirtschaft trägt durch die Zementproduktion erheblich zu den globalen Treibhausgasemissionen bei. Zur Reduktion soll eine Strategie zur Wiederverwendung von Stahlbetonbauteilen vorgestellt werden. In diesem Beitrag wird die Entwicklung von Methoden für den Tragwerksentwurf unter Verwendung verfügbarer Bauteile, die aus abzureißenden Gebäuden entnommen wurden und in einem Baukasten-System kategorisiert sind, präsentiert. Die zentrale Herausforderung besteht darin, eine Struktur zu finden, die eine ausreichende Tragfähigkeit aufweist und den architektonischen Anforderungen genügt. ... mehrHierbei sollen bestehende Fundamente in den Entwurfsprozess integriert werden. Dazu werden zerstörungsfreie Messungen mit Simulationen kombiniert, um die Eigenschaften von Fundament und Boden zu charakterisieren. Weiterhin wird die Möglichkeit einer Verstärkung durch Biozementierung untersucht. Im optimierungsgesteuerten Entwurfsprozess werden die Fundamente und verfügbaren Bauteile als Randbedingungen berücksichtigt, wobei der Kraftfluss durch die gezielte Anordnung der Bauteile und entsprechender Verbindungstypen gesteuert werden kann. Die Zuverlässigkeit der abgeleiteten Tragstrukturen wird durch nichtlineare Simulationen bewertet und Unschärfen werden bezüglich des Bauteilzustands quantifiziert.

The construction sector significantly contributes to global greenhouse gas emissions, primarily from cement production. To mitigate this, a strategy focusing on reusing structural components from existing reinforced concrete structures is being explored. This study highlights challenges and presents initial results in designing new structures from reused elements. The objective is to develop methods for designing load-bearing structures using available elements from demolished buildings, categorized in a construction kit. The challenge is to find a structure that meets load-bearing capacity and architectural demands under the constraints of available elements. ... mehrThe feasibility of integrating existing foundations into the design process is investigated. Non-destructive measurements and simulations characterize the foundation and soil properties, while methods for strengthening or adjusting the foundation are developed. The design process considers the constraints of the foundation and construction kit, with the coordinated arrangement of reused elements and connection types controlling stress distribution. The structural reliability of the proposed structure is assessed, quantifying the effect of uncertainties related to individual elements.