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Inhalt: Bautechnik 7/2016 Bautechnik 7/2016 Inhalt

Kurzfassung

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Kämper, Christoph; Putke, Thomas; Zhao, Chenyang; Lavasan, Arash Alimardani; Barciaga, Thomas; Mark, Peter; Schanz, Tom Vergleichsrechnungen zu Modellierungsvarianten für Tunnel mit Tübbingauskleidung Bautechnik 7/2016 421-432 Aufsätze

Kurzfassung

Zur Schnittgrößenermittlung, Verformungsberechnung, Spannungsanalyse und zur Bemessung von maschinell aufgefahrenen Tunneln mit Tübbingauskleidung werden heutzutage verschiedene Modellierungsmethoden herangezogen. Zum Entwurf und zur Bemessung des Tunnelausbaus dienen üblicherweise Bettungsmodelle, die den umliegenden Boden mit nur Druckkraft übertragenden Federn idealisieren und den Ausbau als kreisförmige Balkenabschnitte abbilden. Um eine dreidimensionale Wirkung des Tunnels im Baugrund aufzuzeigen, werden numerische Kontinuumsmodelle genutzt. Die Baugrundeigenschaften werden dabei zumeist unter Verwendung eines nichtlinearen Materialgesetzes abgebildet, wobei der Tunnelausbau vorwiegend als kreisförmige Schalenabschnitte mit Druck- und Reibkontakt zum Baugrund erfasst ist. Dabei können einerseits relevante Bauzustände wie der sequenzielle Tunnelvortrieb, die schrittweise Installation des Tunnelausbaus im umliegenden Boden sowie ausgewählte Belastungsszenarien aus dem Verpressdruck und dem Stützdruck abgebildet werden. Andererseits lassen sich durch Simulationsmodelle mit sofortiger Aktivierung des Tunnelausbaus Endzustände realisieren. Neben diesen nichtlinearen numerischen Berechnungsmethoden liefern klassische analytische Lösungen z. B. im elastischen Halbraum wichtige Grundlagen (Last- und Modellierungsansätze) und Kontrollmöglichkeiten (Größe von Schnittgrößen und Verformungen). Der Beitrag stellt demnach Unterschiede zwischen den einzelnen Modellierungsvarianten gegenüber, bewertet sie im Hinblick auf die Abbildungseigenschaften und vergleicht sie hinsichtlich der Schnittgrößenkombinationen und radialen Verschiebungen unter Variation ausgewählter Parameter des Baugrunds.

Comparative Analyses of Modeling Alternatives of Tunnels with Concrete Lining Segments
Task-oriented alternative modelling techniques are popular in mechanised tunnelling to calculate internal forces and deformations, to analyse stresses or to design. For detailing and designing lining segments beams on elastic foundation are often favoured. Those models idealise the soil-structure interaction employing compression-only springs and approximate the circular tunnel shell by polygonal beam members. By contrast and to account for a holistic three-dimensional impact of the tunnel on the soil more sophisticated continuum models, utilising nonlinear constitutive laws, are preferred. Here, the circular tunnel shell interacts in compression with the surrounding soil by contact and friction. Apart from the final state scenario associated with an immediately activated tunnel lining, intermediate construction stages due to sequential driving along with a stepwise consecutive installation of lining segments and specific loading scenarios from grouting or back pressure can explicitly be accounted for. Complementary to nonlinear numerical simulation well-known analytical results provide a sound fundamental basis for control. The contribution contrasts and assesses alternative modelling approaches regarding features, demands and adequacy. For the last one, numerical results are analysed in variation of decisive soil properties with respect to radial deformations in relevant load combinations.

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Franz, Stefan Fahrdynamische Verträglichkeit Bautechnik 7/2016 433-443 Aufsätze

Kurzfassung

Ein Brückenstatiker gerät leicht unter Druck, wenn der Bauherr die nach ZTV-ING geforderte Bewertung der “fahrdynamischen Verträglichkeit” der gewählten Ausgleichsgradiente einfordert. In dem schmalen Korridor einer zulässigen Mindest- bzw. Maximaldicke der Schutzschicht müssen herstellungsbedingte Bauungenauigkeiten der Fahrbahnplatte ausgeglichen werden. Das Bestreben seitens der ausführenden Baufirma ist, dass möglichst keine zeit- und kostenintensiven Fräs- bzw. Spachtelarbeiten mit Betonersatzsystemen erforderlich werden. Nicht selten wird dann die für das Ergebnis so bedeutende Forderung nach fahrdynamischer Verträglichkeit aus den Augen verloren, zumal hierfür keine Grenzwerte oder Kriterien angegeben sind.
In diesem Beitrag wird ein einfaches Berechnungsverfahren vorgestellt, das eine objektive Bewertung der fahrdynamischen Qualität der gewählten Ausgleichsgradiente zulässt. Die hierzu erforderlichen Grenzwerte und Berechnungsparameter werden zur Verwendung empfohlen. Es sind ferner Faustformeln angegeben, die eine erste Risikobewertung ermöglichen und ggf. genauere Untersuchungen entbehrlich machen.

Driving dynamics compatibility
The evaluation of "driving dynamics compatibility” of a compensating altitude profile according to ZTV-ING is a particular challenge with respect to the verification process. The minimum and maximum thickness of the protection layer of the pavement is strictly regulated. However, this layer must compensate production-related construction tolerances of the deck. The construction company wants to avoid time- and cost-intensive milling and filling work with concrete replacement systems. Therefore, the contractors and the clients lose sight of the required driving dynamics comparability. On the other hand, there are no limitations or criteria specified for this purpose. In this paper, a simple calculation method is presented which allows an objective evaluation of driving dynamics quality of the chosen compensating altitude profile. Demanded limits and calculation parameters are recommended for use. Furthermore, empirical formulas are specified which allow an initial risk assessment and more detailed investigations can possibly be avoided.

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Schacht, Andreas; Oeser, Markus Entwicklung akustisch optimierter Straßendeckschichtsysteme auf Kunststoffbasis Bautechnik 7/2016 444-451 Aufsätze

Kurzfassung

Für moderne Volkswirtschaften, die Weiterentwicklung der Gesellschaft und den Ausbau von Wirtschaftsräumen spielt der Verkehrssektor in Form einer technisch funktionierenden, leistungsfähigen und umweltverträglichen Infrastruktur eine wesentliche Rolle. Der Verkehrsträger “Straße” nimmt hierbei aufgrund der starken Verkehrsleistung im Bereich des Gütertransports eine wesentliche Rolle ein. Dies bedingt allerdings eine stetige Zunahme der Belastungen der Bevölkerung durch verkehrsinduzierte Emissionen - vor allem der Verkehrslärm rückt hierbei zunehmend in den Fokus!
Im Bereich des öffentlichen Infrastrukturbaus haben aber zumeist die umfangreiche Standardisierung der Bauaufgabe sowie die starke Fokussierung auf Kostenaspekte dazu geführt, dass Innovationspotenziale neuer und insbesondere lärmreduzierender Bauweisen nur unzureichend ausgeschöpft wurden. Auch ist die Leistungsfähigkeit konventioneller Baustoffe nahezu erreicht, sodass in der zugrunde liegenden Forschungsarbeit ein vollkommen neuartiges Deckschichtsystem mit höchstmöglichen geräuschreduzierenden Eigenschaften auf Kunststoffbasis entwickelt, die akustische Wirksamkeit des Deckschichtkonzeptes in Untersuchungen im Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der Bundesanstalt für Straßenwesen bestätigt und in situ bautechnisch umgesetzt wurde. Hierbei wurde insbesondere der Einsatz eines mehrlagigen Deckschichtsystems, basierend auf einer oberen, definiert gestalteten Strukturschicht und einer unteren, synthetisch gebundenen Absorptionsschicht, untersucht. Gegenstand der Untersuchungen sind neben Aspekten der akustischen Wirksamkeit derartiger Deckschichtsysteme auch insbesondere Aspekte der bautechnischen Umsetzbarkeit, möglicher Herstellungs- und Einbauverfahren und der Dauerhaftigkeit des Konzepts.

Development of an acoustically optimized wearing course system based on synthetics
To facilitate modern economies, the development of society and the extension of economic areas the traffic sector plays a decisive role by supplying a technically functioning, efficient and environmentally compatible infrastructure. Due to the increase of transportation processes, especially in the freight sector, the mode of transport “road” is of great importance in this regard. However, this causes a steadily increasing exposure of the population to traffic-induced emissions - noise emissions, in particular have received more attention in recent years! Public infrastructure construction is subjected to numerous attempts aiming to standardize the tasks as well as the limitation of costs. The result has been that the innovation potential, especially in regard to designs limiting traffic noise, has not been made use of sufficiently. Furthermore, the performance limit of conventional materials has almost been reached which is why this research project developed and designed a completely new surface-material concept based on synthetic materials. The surface-system was designed to exhibit the highest possible acoustically favorable properties, was verified by examinations in the Vehicle-Pavement Interaction Facility of the Federal Road Research Institute (BASt) and was constructed in-situ. The focus of the project was the development of a multi-layered wearing course system with a synthetic top layer, representing optimized texture-properties and a synthetically-bound bottom layer functioning as an absorption layer. In addition to the acoustic efficacy of such a wearing course system, the structural feasibility as well as the durability of the concept are the subject of the analysis.

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Däbritz, Michael Vorschubgerüste - Anforderungen und Möglichkeiten im Massivbrückenbau Bautechnik 7/2016 452-461 Aufsätze

Kurzfassung

Vorschubgerüste dienen der feldweisen Herstellung von vorgespannten Ortbetonbrücken. Nach einer Erklärung des Bauverfahrens werden verschiedene Gerüsttypen und deren Komponenten im Zusammenhang mit ihrer Eignung und Wirkung auf das zu erstellende Brückenbauwerk erläutert. Der Artikel beschreibt die Entwicklungen im Massivbrückenbau und deren Auswirkungen auf das Bauverfahren mit Vorschubgerüsten. Schnittstellen zwischen Baubehelf und Brücke werden beschrieben. Es werden Hinweise zu einem sicheren und effizienten Umgang mit diesem Bauverfahren geliefert.
Der Artikel beschränkt sich auf einen Überblick über gängige Gerüste im mitteleuropäischen Raum, da sich Anforderungen im Brückenbau hinsichtlich Witterung, Konstruktion, Bemessungskonzept und Arbeitssicherheit sowie die Gestaltung der Arbeitsabläufe von anderen Regionen teilweise stark unterscheiden.

Movable Scaffolding Systems - Opportunities and requirements in today's bridge constructions
Movable Scaffolding Systems are used for a full span construction of post-tensioned cast-in-place concrete bridge decks. After an explanation of the construction method, different types of movable scaffolding systems and their components are explained in relation with their suitability and impact on the bridge construction to be erected. The article describes developments of cast-in-place concrete bridge building and their effects on the construction with movable scaffolding systems. Optimization potentials for interphases between temporary works and permanent works are described. Indications are given for a save and efficient application of this construction method.
The article is limited to an overview on established MSS in the central-european area because requirements in bridge constructions partially differ strongly from other regions regarding weather conditions, construction, calculation standards, labour safety and working cycle configuration.

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Bigelow, Hetty; Feldmann, Markus; Hoffmeister, Benno; Zabel, Volkmar Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen - Die Auswirkung auf die erste Biegeeigenfrequenz bei Einfeldträgerbrücken Bautechnik 7/2016 462-469 Aufsätze

Kurzfassung

Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr erfordern in der Regel einen Vergleich zwischen relevanten Eigenfrequenzen des Überbaus und Frequenzen aus der periodischen Belastung durch überfahrende Radsätze. Werden die Eigenfrequenzen des Bauwerks rechnerisch bestimmt, hängt die Qualität der Ergebnisse von den in der Modellierung getroffenen Annahmen ab, z. T. entstehen so starke Diskrepanzen zwischen berechneten und realen Eigenfrequenzen.
Obwohl der Beitrag der über die Brückenenden hinausgehenden Gleise zur Systemsteifigkeit bekannt ist und sich im Modell über nichtlineare Längsfedern zwischen Gleis und Oberkante Tragwerk bzw. zwischen Gleis und Dammbereich abbilden lässt, wird in der Praxis oft das Modell eines gelenkigen Einfeldträgers gewählt. In diesem Beitrag werden zunächst horizontale Ersatzfedersteifigkeiten zur Abbildung des Dammbereichs mit Schotterbett hergeleitet, aus denen sich entsprechende Drehfedersteifigkeiten am Auflager ergeben. Bei der Modellierung von Einfeldsystemen mit Balken- oder Plattenelementen ist eine Berücksichtigung der Einspannwirkung über Drehfedern an den Auflagern möglich.
Weiterhin wird eine Methode zur Ermittlung der ersten Biegeeigenfrequenz n0 einer Brücke unter Berücksichtigung von Drehfedern an den Auflagern für den vereinfachten Resonanznachweis vorgestellt. Die Anwendung des Verfahrens wird an realen WiB-Brückenbauwerken mit Schotteroberbau gezeigt. Dabei werden berechnete und gemessene n0-Werte den jeweiligen Grenzfrequenzen für den vereinfachten Resonanznachweis für Einfeldbrücken mit örtlichen Höchstgeschwindigkeiten bis 200 km/h gegenübergestellt.

Restraining effects of railway tracks on fundamental frequencies of single-span bridges
Capacity and serviceability design of high-speed railway bridges often requires comparison of relevant eigenfrequencies of the superstructure to frequencies resulting from periodic excitation by crossing axles. If the eigenfrequencies are calculated, quality of results depends on assumptions made in modelling, sometimes resulting in large differences between calculated and real eigenfrequencies.
Though contribution of railway tracks overlapping bridge ends to system rigidity is well known and can be modeled with non-linear longitudinal spring elements connecting track and superstructure top edge or track and embankment, often simply supported beam models are used. This article derives horizontal substitutional springs to represent unloaded embankments with ballast, which incorporate the calculation of rotational springs. When modelling single-span systems with beam or plate elements, rotational springs at bearings can represent the restraining effects of tracks.
Furthermore a simplified method can be used to calculate the fundamental frequency n0 considering the contribution of rotational springs. The method is used on the calculation of n0 of real filler beam bridges with ballast superstructure and obtained results are compared to measured values and threshold values for simplified resonance check for velocities up to 200 km/h.

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Wenner, Marc; Lippert, Peter; Plica, Sebastian; Marx, Steffen Längskraftabtragung auf Eisenbahnbrücken - Teil 2: Hintergründe des Nachweises Bautechnik 7/2016 470-481 Aufsätze

Kurzfassung

Im Eisenbahnbrückenbau wird der Entwurf des Tragsystems sehr stark von der Gleis-Tragwerks-Interaktion geprägt. Im Teil 1 des vorliegenden Beitrags (Heft 2/2016) wurde die historische Entwicklung der Betrachtungsweise des Zusammenwirkens von Gleis und Tragwerk zusammengefasst. Weiterhin wurden die Grundsätze der Modellbildung zur Berechnung der Interaktionseffekte sowie die Interpretation der Berechnungsergebnisse vorgestellt. Im Teil 2 des Beitrags soll näher auf die Nachweisführung und insbesondere auf die Hintergründe der im Regelwerk verankerten Grenzwerte für die Kräfte und Verformungen im Gleis eingegangen werden. Es wird ersichtlich, dass die meisten im aktuellen europäischen Regelwerk gültigen Grenzwerte aus Untersuchungen der 1980er-Jahre stammen. Eine Überprüfung und gegebenenfalls Anpassung ist dringend erforderlich. Eine Weiterentwicklung der Nachweisführung kann jedoch nur dann erfolgen, wenn die bisher bewährten Ansätze nachvollzogen und beurteilt werden können. Basierend auf einer umfangreichen Recherche wird in diesem Beitrag der Status quo beschrieben und Ansätze für die notwendigen Forschungsarbeiten zusammengetragen.

Track-bridge-interaction - Part 2: backgrounds of the verification method
Track-bridge-interaction has a major influence on the structural design of railway bridges. In the first part of this paper (see Vol. 93 (2016), No. 2) a brief overview describing the historical development of the consideration of the interaction effects has been given. Furthermore, basic principles of the calculation model as well as recommendations on how to deal with the results of the calculation has been presented. The aim of the second part of this article is to show the backgrounds of the verification scheme and especially to explain where the limit values for the additional rail stresses and deformations come from. It becomes apparent, that most rules contained in national and international codes are based on investigations carried out in the 1980s. An actualisation and further development of the codes is necessary, but can only be achieved if the well-proven methods and limits used so far are well understood. This part of the article describes the actual status quo based on a literature research and gives outlines for future research needs.

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Aktualisierte DBV-Merkblätter "Beton und Betonstahl" und "Begrenzung der Rissbildung im Stahlbeton- und Spannbetonbau" Bautechnik 7/2016 481 Firmen und Verbände

Kurzfassung

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Hochmuth, Markus; Breinig, Werner BIM-Pilotprojekt Talbrücke Auenbach - Innovative Planungsmethoden im Brückenbau Bautechnik 7/2016 482-489 Berichte

Kurzfassung

Die Talbrücke Auenbach wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) als eines von vier Pilotprojekten für die Umsetzung der Planungs- und Ausführungsprozesse mithilfe der Methode des Building Information Modeling (BIM) ausgewählt. Die zu diesem Projekt vorliegenden Planungen sollten im Zuge der Vorplanungsphase einer erweiterten Wirtschaftlichkeitsuntersuchung unterzogen werden. Das Bauwerk überführt die B 107 über das Auenbachtal, einen Wirtschaftsweg sowie mehrere Gleise der Bahnstrecke Dresden-Werdau. Ursprünglich sollte das Bauwerk mit einer Gesamtlänge von rund 273 m das komplette Tal überbrücken. Im Zuge einer Gesamtoptimierung der Linienführung in Lage und Höhe wurde das Bauwerk in zwei Einzelbauwerke aufgelöst und durch einen Zwischendamm verbunden.
Im Rahmen des Pilotvorhabens wurde ein koordiniertes Gesamtmodell erstellt. In dieses galt es sämtliche Modelle der Objektplanung für Ingenieurbauwerke sowie die Modelle der Fachplaner für Verkehrsanlage, Baugrund und Umwelt entsprechend dem jeweiligen Planungsstand zu integrieren. Die Ergebnisse dieser Leistungsphase wurden als objektbasiertes, koordiniertes 3-D-Gesamtmodell den weiteren BIM-Prozessen zur Verfügung gestellt. Auf Basis einer modellbasierten Terminplanung konnte anschließend eine komplexe Analyse der Modelldaten (z. B. Mengen, Kosten, Termine, Kollisionserkennung, etc.) durchgeführt und Optimierungen vorgenommen werden. Ziel einer beabsichtigten Weiterführung des Pilotprojekts ist die automatisierte, modellbasierte Erstellung des Entwurfs und der Ausschreibung für das Bauwerk.
Die Digitalisierung des Bauens bedeutet einen tiefgreifenden methodischen Wandel im Planungs- und Ausführungsprozess. Aus Sicht des Bauherrn DEGES und des Objektplaners OBERMEYER sollen die mit der Etablierung der BIM-Methode erwarteten Effekte untersucht, geprüft und ausgewertet werden.

BIM pilot project Auenbach viaduct - Innovative design methods in bridge construction
Auenbach viaduct was chosen by the German Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure (BMVI) as the first of four pilot projects for the implementation of design and construction processes with the aid of the Building Information Modelling (BIM) method. In the course of the preliminary design phase this project's existing designs were to be subjected to an extended economic feasibility study. The structure leads the Federal Highway B 107 across the Auenbach valley, a service road and several tracks on the Dresden-Werdau railway line. Originally the structure was intended to span the entire valley with a total length of about 273 m. During the overall optimisation of the alignment in position and elevation the structure was separated into two single structures linked by an intermediate embankment.
In the frame of the pilot project a coordinated complete model was prepared. The aim was to integrate all the project planning models for engineering structures as well as the models of the specialist planners for traffic facilities, subsoil and environment in accordance with the design status in each case. The results of this service phase were provided to the further BIM processes as an object-based, coordinated 3-D complete model. By means of a model-based time schedule it was then possible to perform a complex analysis of the model data (e.g. quantities, costs, deadlines, collision detection, etc) and carry out optimisations. The objective of the intended continuation of the pilot project is the automated, model-based elaboration of the final design and tender for the structure.
With the digitalization of construction the design and implementation process is undergoing a fundamental methodological transformation. From the standpoint of the owner DEGES and the project planner OBERMEYER the effects expected as a result of establishing the BIM method should be investigated, checked and assessed.

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Novák, Balthasar; Boros, Vazul; Hauck, Claus-Dieter; Herrmann, Hansjörg; Koster, Gerhard Aufzugsnachrüstung Österreichischer Platz - Ein Beispiel für die Herausforderungen beim Bauen im Bestand Bautechnik 7/2016 490-496 Berichte

Kurzfassung

In den letzten Jahren hat das Bauen im Bestand, bzw. der Umbau der bestehenden Infrastruktur, immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dies stellt nicht nur erhöhte Anforderungen an die Beteiligten am Bau, sondern erfordert auch einen fachlichen Austausch zwischen Planer, wissenschaftlichem Berater, Bauherr und ausführendem Unternehmen. Am Beispiel der Aufzugsnachrüstung am Österreichischen Platz in Stuttgart soll diese komplexe Wechselwirkung verdeutlicht werden. Für den barrierefreien Umbau dieser Stadtbahnhaltestelle musste eine vorgespannte Fertigteildecke im Verankerungsbereich der Spannglieder unter fließendem Kfz-Verkehr zurückgebaut werden. Hierzu waren die glatten Spannglieder neu zu verankern und die Vorspannkräfte an das veränderte statische System anzupassen. Die Maßnahme wurde durch die Montage von Dehnungsmessstreifen messtechnisch überwacht und es wurde bestätigt, dass durch die eingebauten Verankerungselemente die Vorspannkraft an den geplanten neuen Verankerungsstellen zielsicher wieder eingeleitet werden kann. Weitere wichtige baupraktische Herausforderungen waren zu bewältigen, wie z. B. die Herstellung der erforderlichen Oberflächenrauigkeit zwischen Alt- und Neubeton, die Betonage von Aufbetonschichten auf der Bauteilunterseite und das gezielte stellenweise Ausschalten der Vorspannung.

Installation of elevators for the subway station Österreichischer Platz
Recently upgrading and redevelopment of buildings and infrastructure has gained an increasing importance. The involved parties, such as the planner, scientific adviser, investor and the contractor have to face new challenges and therefore close consultation among them is essential. The installation of elevators for the subway station Österreichischer Platz provides an excellent example to demonstrate the importance of close interaction between the participants. The newly built elevator shaft required the trimming of several prestressed precast beams. Thus, the smooth prestressing cables had to be reanchored, while maintaining the traffic on the beams throughout the entire time of the construction. The process was monitored by strain gauges and as a result it could be confirmed, that the developed anchorage devices effectively transmitted the prestressing forces at the new anchorage zones. Finally some important challenges throughout the construction project are addressed, such as the preparation of the interface roughness between concrete layers, the technical features of concreting overhead elements and the targeted deactivation of redundant prestressing cables.

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Gegenwart und Zukunft in der Windenergie Bautechnik 7/2016 496 Aus den Hochschulen

Kurzfassung

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Wieser, Thomas; Lackner, Christian; Fürtbauer, Stefan Ein Damm geht in die Knie - S7 Paslek-Milomlyn, Polen - Schadensanalyse und Sanierung Bautechnik 7/2016 497-502 Berichte

Kurzfassung

Im Jahr 2012 wurde der 36,5 km lange Abschnitt der Schnellstraße S7 zwischen den polnischen Ortschaften Paslek und Milomlyn fertiggestellt. In Teilbereichen querte die Trasse bis zu 11 m mächtige organische Bodenschichten mit weicher bis breiiger Konsistenz. Aus diesem Grund wurden vom Bauherrnplaner in Abhängigkeit des anstehenden Baugrunds Bodenverbesserungen mittels unbewehrter, im Vollverdrängungsverfahren hergestellter Betonpfähle sowie ein mit Geotextilien bewehrter Erddamm vorgesehen. Trotz der ausgeführten Baugrundverbesserung traten entlang eines 35 m langen Straßenabschnitts bereits sieben Monate nach Verkehrsfreigabe Setzungen der Fahrbahnoberkante von bis zu 70 cm auf. Nach der Befundaufnahme wurden durch die Zentrale Technik - Technisches Büro Wien mithilfe von 2-D-Finite-Elemente-Untersuchungen sowie konventionellen Berechnungsmethoden Schadensanalysen zur Ursachenfindung der Setzungsschäden durchgeführt. Im Fokus des vorliegenden Beitrags stehen die durchgeführte Begutachtung des Schadens sowie die Vorstellung von Sanierungskonzepten und die vor Ort ausgeführte Instandsetzung des Straßendamms.

An embankment on its knees - S7 Paslek-Milomlyn, Poland - Failure analysis and restoration
In 2012 the 36,5 km long section of the expressway S7 between the Polish villages Paslek and Milomlyn was completed. The road alignment partially crossed up to 11 m thick organic soil formations showing a consistency in the range of plastic to soft plastic. Therefore subsoil improvement measures such as unreinforced full displacement concrete piles and a geotextile reinforced embankment were designed by the owner. Despite the executed soil improvement measures only seven months after the release for traffic settlements up to 70 cm occurred along a 35 m long section of the expressway. Utilizing 2D Finite Element Method as well as comparative calculations using conventional methods a failure back analysis was conducted by Zentrale Technik - Technical Office Vienna. The article at hand focusses on the executed assessment of damage as well as on the results of the performed failure analyses and furthermore the elaborated restoring concepts and the restoring measure executed on site are presented.

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Helfers, Björn; Krawczyk, Anika U4 Hamburg HafenCity - Tunnel Baakenhafen und Trog Baakenwerder Straße (T+T) - 3-D-Ankerplanung im interaktiven Dialog mit Planern und Ausführenden Bautechnik 7/2016 503-509 Berichte

Kurzfassung

Mit dem erfolgten Bau der Linie U4 von der Station “Jungfernstieg” zur Station “HafenCity Universität” wurde die westliche und zentrale HafenCity mit einem leistungsfähigen, öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) bereits erschlossen. Die neuen in Planung befindlichen Quartiere der östlichen HafenCity erfordern ebenfalls eine leistungsfähige ÖPNV-Erschließung. Hierfür wird die U4 von der Haltestelle “HafenCity Universität” bis zur Haltestelle “Elbbrücken” verlängert. Bei der Baumaßnahme “U4 Tunnel Baakenhafen und Trog Baakenwerder Straße” (nachstehend T+T genannt) handelt es sich um ein ca. 710 m langes Rahmentunnelbauwerk sowie ein ca. 230 m langes Rahmentrogbauwerk als WU-Beton-Konstruktion. Die Strecke wird auf gesamter Länge zweigleisig ausgeführt. Die Errichtung der Ingenieurbauwerke erfolgt im Schutz wasserdichter Schlitzwandbaugruben mit rückverankerten Unterwasserbetonsohlen. Insbesondere die Planung und Ausführung der Rückverankerungen im Trogbereich erfordern eine hohe Planungs- und Ausführungsqualität, um Kollisionen mit im Baufeld vorhandenen Bauwerken und Rückverankerungen Dritter zu vermeiden. Für solche Planungsaufgaben ist eine dreidimensionale Ankerplanung unverzichtbar und bietet viele Vorteile sowohl in der Planung als auch bei der Qualitätssicherung während der Ausführung.

U4 Hamburg HafenCity - tunnel Baakenhafen and trough Baakenwerder Straße (T+T) - anchor planning 3-D in the interactive dialogue with planners and executors
With the completing of the construction of the subway line U4 from the station “Jungfernstieg” to the station “HafenCity Universität” the western and central part of the HafenCity were connected to an efficient public transport. The new quarters in the eastern part of the HafenCity that are currently planned also need an efficient public transport. For this purpose the line U4 will be extended from the station “HafenCity Universität” to the station “Elbbrücken”. The building project “U4 Tunnel Baakenhafen und Trog Baakenwerder Straße” (hereafter called T+T) involves an approximately 710 m long tunnel as well as an approximately 230 m long trough construction made of waterproof concrete. The line will be executed double tracked. The installation of the civil engineering structure will be done in the protection of a watertight excavation pit made out of diaphragm walls and an anchored underwater concrete base. In particular the planning and execution of the grouted anchors in the area of the trough require a high quality in planning and execution to avoid collisions with other existing structures and anchors. For such planning tasks a 3-dimensional planning of the anchors is essential and offers many advantages for planning as well as quality assurance during the construction work.

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Alex, Jörg; Berlin, Manfred Brücke Wolken - Erneuerung einer 165 Jahre alten ehemaligen Eisenbahnbrücke im Zuge des internationalen Radfahrweges Berlin-Kopenhagen Bautechnik 7/2016 510-513 Berichte

Kurzfassung

Eine 1847 errichtete Eisenbahnbrücke, ein technisches Denkmal, das zuletzt als landwirtschaftliche Wege- und Radwegbrücke genutzt wurde, musste mit einer Zustandsnote 4,0 gesperrt werden. Die Planung einer additiven Lösung für das historische Bauwerk ermöglicht eine grundhafte Instandsetzung, die sowohl die Anforderungen des Denkmalschutzes und die heutigen technischen Vorschriften erfüllt.

Bridge in the town of Wolken - Renovation of a 165-year-old former railway bridge as part of the international cycle route Berlin-Copenhagen
A railway bridge built in 1847, which has been classified as an historic technical monument and until recently been used as an agricultural road and cycle route bridge, had to be closed due to its 4.0 condition rating (i.e. very poor). The planning of an additive solution for the historic structure will allow for a basic renovation that will both fulfil monument protection requirements and today's technical regulations.

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Bautechnik aktuell 7/2016 Bautechnik 7/2016 515-517 Bautechnik aktuell

Kurzfassung


Firmen und Verbände:
Lebensraum schaffen mit leichten Systemen aus Stahl / Abwasserentsorger protestieren gegen die geplante Novellierung des Energie- und Stromsteuergesetzes / Mitgliederversammlung des rbv wählt neues Präsidium / Neuauflage: ABC Barrierefreies Bauen jetzt erschienen

Persönliches: Peter Hübner ist neuer Präsident der Deutschen Bauindustrie

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Bautechnik 7/2016 518 Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 Inhalt

Kurzfassung

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Morgen, Karl Ingenieurhonorare und Marktwirtschaft Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 407 Editorial

Kurzfassung

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Kolodziejczyk, Agnieszka; Höller, Tobias; Maurer, Reinhard; Sauermann, Knud Untersuchungen zum Ansatz der Vorverformungen beim Nachweis der Kippsicherheit schlanker Träger Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 408-418 Fachthemen

Kurzfassung

Die sichere und zugleich wirtschaftliche Bemessung kippgefährdeter schlanker Stahlbeton- und Spannbetonträger erfordert eine realitätsnahe Berechnung nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung des nichtlinearen Werkstoffverhaltens. Neben dem Steifigkeitsabfall infolge Rissbildung stellen dabei die geometrischen Ersatzimperfektionen einen wichtigen Einflussparameter dar. Letztere müssen sowohl Bauungenauigkeiten als auch strukturelle Imperfektionen abdecken.
Die Empfehlung der DIN EN 1992-1-1, die geometrischen Imperfektionen affin zur ersten Eigenform mit einem maximalen Stich ei,geom = Leff/300 anzusetzen, erscheint insbesondere bei großen Spannweiten sehr konservativ. Für die Überprüfung dieses Ansatzes wurden Laserscan-Messungen von herstellungs- und einbaubedingten Imperfektionen an schlanken Stahlbetonbindern der Lärmschutzeinhausung Köln-Lövenich durchgeführt.
Auf Grundlage nichtlinearer Simulationsrechnungen werden die gemessenen geometrischen Imperfektionen auf äquivalente Vorverformungen analog zum Normansatz mit einer maximalen Auslenkung ei,geom zurückgeführt und statistisch ausgewertet. Darüber hinaus wird der Einfluss von strukturellen Imperfektionen infolge von Eigenspannungen durch Spannungsumlagerungen infolge Kriechens und Schwindens des Betons untersucht.

Investigation of initial imperfections for the analysis of slender beams against lateral instability
In order to ensure a safe and economic design of slender reinforced and prestressed concrete beams prone to lateral instability, a realistic analysis under consideration of second order effects and the nonlinear material behavior is required. Such analyses are significantly affected by the decrease of member stiffness due to cracking and the consideration of initial imperfections. The latter should cover geometric imperfections resulting from the construction process as well as structural imperfections.
In DIN EN 1992-1-1 it is recommended to assume geometric imperfections corresponding to the first eigenmode with a maximum horizontal deflection of ei,geom = Leff/300. This appears to be very conservative, especially for long-span girders. In order to compare the approach of DIN EN 1992-1-1 with actual values, laserscan measurements of the geometric imperfections of slender reinforced concrete beams of the Köln-Lövenich noise reduction tunnel were performed.
Based on nonlinear FEM-analyses, the measured geometric imperfections are reconverted into equivalent geometric imperfections in line with the approach of DIN EN 1992-1-1 with a maximum horizontal deflection ei,geom. Subsequently, statistical analyses of these values are carried out. Furthermore, the influence of structural imperfections due to internal stresses resulting from stress redistribution between steel and concrete due to creep and shrinkage are investigated.

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Röder, Friedrich-Karl Näherungsweise Berücksichtigung des Betonkriechens beim Nachweis der Kippstabilität von Stahlbetonträgern Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 419-430 Fachthemen

Kurzfassung

Eine Berücksichtigung der zeitabhängigen Einwirkungen wie Kriechen und Schwinden des Betons auf die Kippstabilität wird in den meisten bekannten gängigen Berechnungsverfahren bisher nicht zufriedenstellend behandelt. Die geltende Norm [1] schreibt für eine Berechnung der Kippstabilität nach Theorie II. Ordnung den Ansatz einer geometrischen Imperfektion vor. Die hier vorgestellte Vorgehensweise berücksichtigt das Langzeitverhalten des Betons beim Stabilitätsnachweis auf Kippen innerhalb dieses Imperfektionsansatzes nur durch eine Änderung der Normvorgabe. Die vorgeschlagene Näherung zur Berücksichtigung des Betonkriechens ist einfach anwendbar und kann mit fast jedem Berechnungsverfahren der Kippstabilität genutzt werden, ohne dass das Berechnungsverfahren selbst verändert werden muss. Wie die Beispielberechnungen zeigen, liefert die vorgestellte Methode plausible Ergebnisse.

Simplified Method of Considering Concrete Creep for Checking Lateral Instability of Reinforced Concrete Beams
The most well-known and established calculation methods for checking lateral instability don't consider satisfyingly the time-dependent effects of concrete creep and shrinkage. The current design code [1] specifies a default value of geometric imperfections for calculating lateral instability using 2nd order theory. The proceeding suggested in this paper considers the long-term behavior of concrete at lateral instability by changing the geometric imperfections specified in the code. The proposed approximation method to consider concrete creep can be applied easily and can be used with nearly each calculation method for checking lateral instability. The method itself has not to be changed for this purpose. As shown by examples, the proposed proceeding produces plausible results.

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Volz, Christof; Fischer, Oliver Zum Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetonbalken unter Torsionsbeanspruchung Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 431-444 Fachthemen

Kurzfassung

Bei der statischen Berechnung von Tragsystemen des Massivbaus werden zur Schnittgrößenermittlung und zur Verformungsprognose zunehmend numerische Gesamtmodelle verwendet. Bei solchen Modellen kommt vor allem bei komplexeren Strukturen aufgrund der statisch oft hochgradigen Unbestimmtheit einer möglichst wirklichkeitsnahen Abbildung der Steifigkeitsverhältnisse besondere Bedeutung zu. Das gilt aufgrund des großen Steifigkeitsabfalls beim Übergang in den Zustand II insbesondere auch dann, wenn sich torsionsbeanspruchte Stahlbetonbalken maßgeblich am Lastabtrag beteiligen oder/und deren Steifigkeit einen entsprechenden Einfluss auf die Schnittgrößenverteilung im System besitzt. Die zu erwartende reduzierte Torsionssteifigkeit kann dabei gemäß DAfStb Heft 240 für die Schnittgrößenermittlung mit etwa 30 % abgeschätzt werden, während Heft 239 [1] im gerissenen Zustand II einen Wert von 10 % der Steifigkeit der ungerissenen Querschnitte (Zustand I) vorschlägt [2]. Um diese Ansätze kritisch zu hinterfragen und praxistaugliche Empfehlungen für die numerische Berechnung zu geben, werden im vorliegenden Beitrag zunächst an Einzelbalken dokumentierte Versuche der Literatur ausgewertet und bis zur jeweiligen Versagenslast mithilfe des Finite-Elemente-Programms ABAQUS systematisch nachgerechnet. Darüber hinaus werden mittels nichtlinearer Berechnungen unterschiedliche Lagerungsbedingungen in Balkenlängsrichtung untersucht, um den Einfluss einer behinderten Längsdehnung und den damit verbundenen anteiligen Lastabtrag über Wölbkrafttorsion genauer zu beurteilen. Abschließend werden zur Verifizierung der nichtlinearen numerischen Analysen eigene Torsionsversuche durchgeführt und diskutiert.

Load-bearing behaviour and deformation characteristics of RC beams subjected to torsion
Structural analyses of reinforced concrete structures, including the evaluation of internal reactions and deformations, are increasingly characterized by the utilisation of overall numerical models. In doing so, a realistic approximation of stiffness properties becomes more and more important especially in case of complex and highly hyperstatic structural systems being investigated. Due to a dramatic decrease in torsional rigidity upon reaching the so-called cracked state II, this particularly applies where the overall load-bearing behaviour and internal stress distribution is decisively influenced by RC beams subjected to torsion. According to DAfStb report no. 240 [1] internal reactions may be calculated taking into account a reduced torsional stiffness of some 30 % whereas report no. 239 [2] recommends upon completion of the crack formation (state II) to only consider 10 % of the uncracked rigidity (state I). In order to critically discuss these proposals and to derive reasonable recommendations for numerical analyses, the present paper firstly evaluates existing experimental results of individual RC members under torsion which are then numerically analysed along the entire loading path (until failure) using the finite-element-programme Abaqus. In addition, by performing non-linear simulations individual members with different longitudinal bearing conditions are investigated, in order to assess the influence of longitudinal restraints and the related load portion being carried by warping torsion. Finally, corresponding torsion tests are carried out to verify the non-linear analyses.

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Strauß, Peter Eine Studie zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit älterer Spannbetonbrücken auf Basis von Versuchsergebnissen Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 445-448 Fachthemen

Kurzfassung

In der vorgestellten Studie zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit älterer parallelgurtiger Spannbetonbrücken werden die aus Querkraftversuchen resultierenden cot &thgr;-Werte mit den normgemäßen Werten und den an einem alternativen Rechenmodell ermittelten cot &thgr;-Werten verglichen. Die Ergebnisse der Studie gelten nur für den Sonderfall einer senkrechten Querkraftbewehrung (&agr; = 90°).

A study to determine the shear capacity of older prestressed concrete bridges based on test results
In the presented study to determine the shear resistance of older prestressed concrete bridges with parallel girders the cot &thgr; values resulting from shear experiments will be compared with the standard values and values determined on an alternative computing model. The results of the study apply only to the special case of a vertical shear reinforcement (&agr; = 90°).

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Aigner, Francesco; Brunner, Helmut; Fink, Josef Verbundplatten für Eisenbahnbrücken Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 449-459 Fachthemen

Kurzfassung

Zu den häufigsten Aufgabenstellungen im Bereich des Eisenbahnbrückenbaus gehört der Ersatz beziehungsweise Neubau von Brücken im Bereich kleiner Stützweiten bis rund 20 m, in welchen über 80 % der Eisenbahnbrücken fallen. Die zu ersetzenden alten Tragwerke waren in der Regel mit offener Fahrbahn ausgeführt worden. Die neuen Tragwerke sollten jedoch - schon aus Gründen der Kontinuität der Fahrbahn und des Lärmschutzes - eine geschlossene Fahrbahn mit einem Schotterbett aufweisen, dessen Dicke im Regelfall 55 cm, mindestens aber 45 cm betragen sollte. Aus diesem Grund und weil die Gradiente in den meisten Fällen nur minimal oder gar nicht angehoben werden kann, muss die Bauhöhe der Tragwerke in der Regel radikal beschränkt werden. In der vorliegenden Arbeit werden Verbundplattenbrücken behandelt, die im Stützweitenbereich zwischen 6,0 m und 20,0 m eine Alternative zu Walzträger-in-Beton-Brücken (WIB-Brücken) darstellen. Mit diesem Brückentyp lassen sich je nach Stützweite “Tragwerksschlankheiten” zwischen 17,6 und 19,9 erreichen.

Composite slab railway bridges
Among the most frequent tasks in the construction of railway bridges there is replacement or new building of structures up to some 20 m, comprising more than 80 % of the railway bridges. Normally the old objects to be replaced had been executed with an open track. The new bridges, however, should feature an enclosed track with a 55 cm (at least 45 cm) thick ballast bed, both for reason of continuity of the deck and of noise protection. For these reasons, and as mostly the gradient cannot be raised but to very small amounts, the height of construction must be limited to small values. This paper deals with composite slab bridges which can be taken as an alternative to filler beam bridges in the span range between 6,0 to 20,0 m. Depending on the span, this bridge type allows length ratios between 17,6 and 19,9.

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Pfeifer, Matthias; Wittenbecher, Ralf; Burger, Günter; Beck, Peter Neugestaltung des denkmalgeschützten Senckenbergareals in Frankfurt/Main - Nutzung vorhandener Qualitäten und Wertschätzung historischer Konstruktionen Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 460-472 Berichte

Kurzfassung

Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Träger des renommierten Museums und des nicht minder bedeutenden wissenschaftlichen Instituts, erweitert bis Ende 2018 in Frankfurt/Main ihre Räumlichkeiten für Forschung, Sammlung, Veranstaltungen und Verwaltung um ca. 19000 m2. Dazu wurden drei historische Gebäude des “Senckenbergareals” nach den Plänen des Büros Kulka-Architekten, Köln und Dresden, zusammengeführt und so umgestaltet, dass das Ergebnis den Anforderungen eines modernen Forschungsbetriebs sowie zugleich den Belangen des Denkmalschutzes Rechnung trägt.
Das für diese herausfordernde Baumaßnahme mit der Tragwerksplanung beauftragte Ingenieurbüro ProfessorPfeiferundPartner untersuchte zuerst die vor mehr als 100 Jahren errichteten, mehrgeschossigen Bestandsgebäude umfassend auf Standsicherheit und Durchführbarkeit der geplanten Umgestaltungen und Nutzungsänderungen. Die weiteren Planungsleistungen umfassten neben der “behutsamen” Ertüchtigung einzelner Geschossdecken unterschiedlicher Bauart und dem Einbau neuer Decken zur Herstellung der erforderlichen Barrierefreiheit sowie Schaffung zusätzlicher Flächen gemäß den Nutzervorgaben die Ergänzung eines Gebäudeteils mit Überbauung sowie die Zusammenführung der Gebäude durch repräsentative Verbindungsbrücken. Zusätzlich waren komplexe Bauzustände und Abbruchmaßnahmen und die Ertüchtigungen höher belasteter Fundamente durch HD-Injektionen zu beplanen.

Redesign of the listed Senckenbergareal in Frankfurt/Main. Using existing qualities and appreciation of historic structures
The Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (Association for Research in Nature), sponsor of the renowned Senckenberg Museum and equally prestigious Senckenberg Institute, aims to increase its facilities for research, collection and administration in Frankfurt/Main by 19,000m2 by the end of 2018.
Kulka-Architekten, based in Cologne and Dresden, reconfigured and merged three historic buildings to satisfy the demands of a modern research facility while taking account of the historic building preservation act.
The international consultancy ProfessorPfeiferundPartner, which was entrusted with the structural engineering of this challenging project, in a first step assessed the as-built situation of the more than 100 years' old multi-storey buildings for structural stability with a view to establish the feasibility of the envisaged redevelopment.
Further design steps included the “cautious” strengthening of floor slabs of various type, the addition of an annex as well as the joining of buildings by means of imposing connection-bridges. Complex demolition and construction sequence analysis, strengthening of foundations by means of HDI injection as well as the restoration of parts of the sandstone façade elements had to be considered as well.

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DBV-/DAfStb-Fachkolloquium "Frischbetonverbundfolie" Beton- und Stahlbetonbau 7/2016 473-474 Berichte

Kurzfassung

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