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Inhalt: Bautechnik 1/2015 Bautechnik 1/2015 Inhalt

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Jahresinhaltsverzeichnis Bautechnik 2014 Bautechnik 1/2015 Jahresinhaltsverzeichnis

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Haller, Peer Vom Baum zum Bau Bautechnik 1/2015 1-2 Editorial

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Niemz, Peter; Ozyhar, Tomasz; Hering, Stefan; Sonderegger, Walter Zur Orthotropie der physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Rotbuchenholz Bautechnik 1/2015 3-8 Aufsätze

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Zunehmend wird versucht, Laubholz im Bauwesen einzusetzen, um größere Mengen stofflich zu verwerten und gleichzeitig die im Vergleich zum Nadelholz verbesserten mechanischen Eigenschaften des Laubholzes konstruktiv zu nutzen. Für die teilweise dazu erforderlichen Berechnungen der Verformung von Platten oder auch von Spannungen in Brettschichtholz (z. B. Vorausberechnung von eventuellen Delaminierungen oder der Alterung von Klebverbindungen) ist die Kenntnis der richtungsabhängigen Kennwerte des Holzes in den Hauptachsen längs, radial und tangential erforderlich. Dies betrifft die elastischen Kennwerte (E-Modul, Schubmodul, Querdehnzahl), die Festigkeiten (auf Zug, Druck, Biegung und Scherung) und auch die Kennwerte für den Feuchte- und Wärmetransport (Diffusionskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit). Für alle Kennwerte ist zudem die Kenntnis der Abhängigkeit von der Holzfeuchte und der Zeit notwendig. Ausgewählte Parameter für die Richtungs- und Feuchteabhängigkeit bei Rotbuchenholz werden für E-Modul, Schubmodul und Querdehnzahl sowie die Wärmeleitfähigkeit und die Diffusionskonstante vorgestellt. Die Ergebnisse fassen an der ETH Zürich, Arbeitsgruppe Holzphysik, durchgeführte Arbeiten zur Thematik zusammen.

The orthotropic behaviour of the physical-mechanical properties of European beech wood
Hardwood is tried to be increasingly established in building industry in order to realise a larger material output and to take at once into account the structural advantage of the improved mechanical properties of hardwood in comparison to softwood. For the partially required calculations therefore of stress and strain in boards and glued-laminated timbers (for example prognosis of potential delamination and aging of glued joints), it is essential to know the directional specific values of wood in the directions longitudinal, radial and tangential. This concerns the elastic specific values (YOUNG's modulus, shear modulus, POISSON's ratio), the specific values of strength (tension, compression, bending, shear) and also these of mass and heat flux (diffusion coefficient, thermal conductivity). Additionally, it is necessary to know the dependencies from moisture and duration for all specific values. Selected parameters for European beech wood will be presented concerning the dependencies of YOUNG's modulus, shear modulus, POISSON's ratio, thermal conductivity and diffusion coefficient from direction and moisture. The results summarize investigations on this topic realised at the Wood Physics Group of ETH Zurich.

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Enders-Comberg, Markus; Frese, Matthias; Blaß, Hans Joachim Buchenfurnierschichtholz für Fachwerkträger und verstärktes Brettschichtholz Bautechnik 1/2015 9-17 Aufsätze

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Mit Buchenfurnierschichtholz (Buchen-FSH) gibt es für den Ingenieurholzbau seit einem Jahr einen neuen Holzwerkstoff. In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Schälfurniere in der geschichteten Struktur sind charakteristische Zugfestigkeiten von bis zu 70 N/mm2 in Haupt- und bis zu 17 N/mm2 in Querrichtung bauaufsichtlich festgelegt. Ein Material mit diesen Festigkeitswerten eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten. Der Aufsatz berichtet über gezielte Untersuchungen an Anschlüssen für Fachwerkträger aus Buchen-FSH und Verstärkungen von Fichtenbrettschichtholz mit keilgezinkten Lamellen aus Buchen-FSH. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Fachwerkträgern die überdurchschnittlich hohen Materialfestigkeiten aufgrund der limitierenden Wirkung von Anschlusstragfähigkeiten fallweise nicht voll ausgenutzt werden können. Es bleibt Raum für die Entwicklung von leistungsfähigen FSH-spezifischen Anschlusslösungen. In der Funktion als Verstärkung für Brettschichtholz können Buchen-FSH-Lamellen zu einer signifikanten Steigerung der Biegefestigkeit beitragen. Experimentelle Nachweise hierzu stehen noch aus.

Beech LVL for trusses and reinforced glulam
Beech LVL is an engineered wood product for timber structures; it is available for one year. Depending on the orientation of the veneers in the material, characteristic tensile strengths of up to 70 N/mm2 in main and 17 N/mm2 in transversal direction are defined in the corresponding technical approval. A material having such strength properties opens new structural possibilities. The paper reports purposive investigations on joints for truss girders made of beech LVL and on glulam reinforcements made of finger jointed beech LVL laminations. Regarding truss girders, the results demonstrate that the high material strengths cannot always be used due to the limiting effect of the joint capacities. Hence, opportunities remain for the development of efficient LVL specific joint solutions. Beech LVL laminations as glulam reinforcement may contribute to a significant strength increase. However, corresponding experimental verifications are still pending.

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Moosbrugger, Thomas; Krenn, Harald; Bogensperger, Thomas Bemessungsdiagramme für den biegebeanspruchten Stab im Holzbau - Teil 1: Dachträger mit homogenem Stabquerschnitt Bautechnik 1/2015 18-27 Aufsätze

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Im vorliegenden Aufsatz werden Bemessungstafeln zur Vorbemessung von Bauteilen aus Holz - Ermittlung der erforderlichen Querschnittshöhe - in Abhängigkeit definierter Eingangsparameter (Einwirkungen, Geometrie, Systemdefinitionen, Materialeigenschaften) vorgestellt. Eine allgemeingültige Aussage, welcher ULS- bzw. SLS-Nachweis die relevante Bemessungssituation für die Dimensionierung eines Bauteiles widerspiegelt, kann aufgrund der Vielzahl an Einflussparametern, wie z. B. der Materialkennwerte, der Trägerspannweite und der Belastung, a priori nicht eindeutig getätigt werden. Für die effiziente Vorbemessung gemäß ÖNORM EN 1995-1-1 [1] liegen bis dato keinerlei nutzbare Bemessungsdiagramme für biegebeanspruchte Stäbe mit wissenschaftlicher Aussagekraft vor.

Design charts for a single spanned timber beam under bending - Part 1: Roof beam with a homogeneous rectangular beam cross-section
In the presented paper design charts for the preliminary design of components made of timber (determination of the required cross-sectional height) are shown. The charts are given as functions of several defined input parameters like loads, system geometry and material behavior. A generally valid statement, which kind of verification (ULS or SLS) reflects the relevant design situation for the design of a timber component is not possible. This may occur due to numerous influencing parameters. Currently no design charts for the efficient preliminary design according to ÖNORM EN 1995-1-1 [1] are available.

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Haller, Peer; Heiduschke, Andreas; Putzger, Robert; Hartig, Jens Kunstharzpressholz zur Verstärkung von Brettschichtholz Bautechnik 1/2015 28-35 Aufsätze

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Es wurden Biegeträger aus Brettschichtholz (BSH) untersucht, die zur Erhöhung der Tragfähigkeit und der Dauerhaftigkeit auf der Zug- und wahlweise auf der Druckseite mit Kunstharzpressholz (KHP) verstärkt wurden. KHP ist ein Holzwerkstoff, der aus phenolharzgetränkten Furnieren der Rotbuche (Fagus sylvatica) besteht. KHP weist einen Elastizitätsmodul von über 20000 N/mm2 und eine Biegefestigkeit von 200 N/mm2 auf, was gegenüber den entsprechenden Werten von BSH GL24h eine Verdopplung bzw. Verdreifachung bedeutet. Die Verstärkung von Biegeträgern aus GL24h erbrachte bei sonst gleichen Querschnitten mehr als eine Verdopplung der Tragfähigkeit; die Steifigkeit erhöhte sich um etwa ein Drittel. Außerdem wurde der Verbund zwischen BSH und KHP abwechselnd befeuchtet und getrocknet, um die Dauerhaftigkeit zu testen. Teilweise getränktes KHP nahm viel Feuchtigkeit auf und quoll stark, jedoch weniger als unbehandelte Rotbuche. Dieser Werkstoff ist daher nur für die Nutzungsklassen 1 und 2 geeignet. Vollständig getränktes KHP hingegen nahm kaum Feuchtigkeit auf und quoll nur wenig, sodass es sich ebenso für die Nutzungsklasse 3 empfiehlt.

Compressed laminated wood for the strengthening of glued laminated timber
Glued laminated timber girders were investigated, which were strengthened with compressed laminated wood at the tension lamella and optionally also at the compression lamella to increase load-bearing capacity and stiffness. Compressed laminated wood is a wood composite consisting of beech (Fagus sylvatica) veneers, which are impregnated with phenol-resorcin resin. Compressed laminated wood possesses a YOUNG's modulus of more than 20000 N/mm2 and a bending strength of more than 200 N/mm2, which is compared to glued laminated timber GL24h a doubling and a tripling, respectively. The strengthening of the GL24h girders with compressed laminated wood led to a doubling of the bending capacity and to an increase of stiffness of about one third compared to plain GL24h girders with the same cross section. Moreover, the joint of glued laminated timber and compressed laminated wood was exposed to wetting-drying cycles to investigate the durability. Partly impregnated compressed laminated wood absorbed a lot of moisture and swelled heavily, but still less than plain beech wood. Thus, this material is only recommendable for the service classes 1 and 2. Completely impregnated compressed laminated wood showed only very low moisture uptake and swelling and can be applied also in service class 3.

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Haller, Peer; Hartig, Jens; Wehsener, Jörg Formholzrohre aus Buche Bautechnik 1/2015 36-39 Berichte

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Die tragende Verwendung der Buche (Fagus sylvatica) wird gegenwärtig in den deutschsprachigen Ländern intensiv erforscht. Der Grund dafür ist der große, weitgehend ungenutzte Buchenbestand, der im Zuge des Waldumbaus zu Lasten der Fichte (Picea abies) weiter wachsen wird. Heute hängt die Wertschöpfungskette der Forst- und Holzwirtschaft zu 90 % am Nadelbaum. Fast zwei Drittel davon entfallen auf den Bau. Die Struktur der Wälder wird sich in Zukunft ändern und die Industrie vor die Aufgabe stellen, der Ressourcenveränderung mit neuen Verfahren und Produkten zu begegnen. Ein Beispiel dafür ist das Formholzrohr. Dieser Beitrag untersucht das Tragverhalten solcher Rohre, die nach einem speziellen Verfahren aus massiven Platten gerollt wurden.

Molded wooden tubes made of beech
The structural use of beech (Fagus sylvatica) is currently under intensive investigation in the German-speaking countries. The reason is the large, widely unused stock in the forests, which will further increase at the burden of spruce (Picea abies) due to the forest conversion. Today, the value added chain of the forest and timber economy depends to 90 % on softwood. Almost two third thereof are used for the building industry. The structure of the forests will change in the future and it is the task of the industry to react with new methods and products. An example is the molded wooden tube. This contribution investigates the load-bearing behavior of such tubes, which are rolled out of massive timber board following a special technique.

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Hassan, Jan; Eisele, Matthias BauBuche - Der nachhaltige Hochleistungswerkstoff Bautechnik 1/2015 40-45 Berichte

Kurzfassung

Seit Beginn des 21. Jahrhunderts erlebt der Holzbau europaweit eine Renaissance und erreicht mit dem Bau moderner Holzbauwerke ganz neue Dimensionen. Bisher werden im konstruktiven Holzbau fast ausschließlich Nadelhölzer eingesetzt. Zwar bieten Laubhölzer wesentlich höhere Festigkeits- und Steifigkeitswerte, doch deren Aufbereitung zu konstruktiven Werkstoffen war bisher zu teuer. Seit August 2014 ist erstmals ein industriell hergestellter, konstruktiver Werkstoff aus Laubholz verfügbar - BauBuche, ein Furnierschichtholz aus europäischer Rotbuche. Dieser neue Werkstoff besitzt eine außergewöhnlich hohe Tragfähigkeit und ermöglicht schlankere Bauteile sowie größere Spannweiten im Holzbau. Im Vergleich zu Nadelholzwerkstoffen führt der Einsatz von BauBuche zu erheblichen Materialeinsparungen. Der Vergleich mit Stahl zeigt, dass BauBuche das Potenzial hat, dem Holzbau neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen. Das Produkt ist bauaufsichtlich zugelassen und die Bemessung erfolgt nach Eurocode 5. Die hohe Festigkeit und die hohe Rohdichte erfordern jedoch punktuelle Sonderregelungen.

BauBuche - the sustainable high-performance material
Since the beginning of the 21st century, timber construction has been experiencing a Europe-wide renaissance, and we are witnessing new dimensions opening up in terms of timber structures. At present, timber construction is limited almost exclusively to softwoods. Although hardwoods offer much greater strength and stiffness, up to now the process of converting them into building materials has been too costly. August 2014 saw the launch of the first industrially manufactured construction material derived from hardwood - BauBuche, a laminated veneer lumber produced from European beech. This new material has an exceptionally high load-bearing capacity, and therefore permits more slender structural components and longer spans in timber construction. Compared with softwoods, BauBuche reduces material consumption considerably, while a comparison with steel shows that BauBuche has the potential to open up completely new applications for timber construction. BauBuche has national technical approval and conforms to the Eurocode 5 rules for the design of timber structures. The high strength and density, however, mean that special rules apply for certain individual aspects.

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Busse, Daniel; Empelmann, Martin Tragverhalten dünnwandiger Betonhohlbauteile aus hochfestem Feinkornbeton Bautechnik 1/2015 46-56 Aufsatz

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Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1542 “Leicht Bauen mit Beton” wurden am Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig dünnwandige Betonhohlbauteile entwickelt und unter überwiegender Normalkraftbeanspruchung geprüft. Den Bauteilen liegt das bionische Vorbild Bambus zugrunde, dessen erstaunliche Eigenschaften im asiatischen Raum bereits vielfach im Bauwesen genutzt werden und die hier auf den Betonbau übertragen wurden. Mit dem ausgewählten hochfesten Feinkornbeton sowie den untersuchten innovativen Bewehrungskonzepten konnten bionisch inspirierte Betonhohlbauteile mit Wandstärken von nur 2,5 bis 3,0 cm in sehr hoher Qualität hergestellt werden. Durch Versuche unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung konnte gezeigt werden, dass sowohl die Versagensmechanismen der dünnwandigen Bauteile als auch die erreichten Bruchstauchungen und damit die Ausnutzung der Betondruckfestigkeit maßgeblich durch das Bewehrungskonzept und die verwendete Bewehrungskonfiguration bestimmt werden. Aufgrund der sehr hohen Verformungsfähigkeit des untersuchten hochfesten Feinkornbetons darf daher bei sehr dünnwandigen, druckbeanspruchten Betonhohlbauteilen die Betrachtung der Betoneigenschaften nicht auf die Druckfestigkeit beschränkt werden, sondern ist auf das Dehnungsverhalten zu erweitern.

Load-bearing behavior of thin-walled hollow concrete elements made of high-strength concrete with fine aggregate
Within the DFG Priority Programme 1542 ”Concrete Light" thin-walled hollow concrete elements were designed and tested under predominant normal force at the concrete construction department at the TU Braunschweig. The elements are based on the bionic example of bamboo, whose astonishing features are widely used in Asia's building industry and in this case transferred into concrete elements. The selected high-strength concrete with fine aggregate and the examined innovative reinforcement concepts are used to produce bionic hollow concrete elements with wall thicknesses of only 2.5 to 3.0 cm in very high quality. Using experiments under eccentric normal forces, it could be shown that the failure mechanisms of thin-walled components as well as the achieved failure stresses and thus the utilization of the concrete compressive strength are significantly determined by the reinforcement concept and the reinforcement configuration used. Due to the very high deformation ability of the investigated high-strength concrete - in case of very thin-walled concrete elements under predominant normal force - the consideration of concrete properties can not be limited to the compressive strength and needs to be extended to the stress-strain behavior.

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Akkermann, Jan; Constantinescu, Dan; Hewener, Alexander Die Große Moschee von Algerien - ein Monument im Starkbebengebiet Bautechnik 1/2015 57-64 Berichte

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In Algier entsteht derzeit die drittgrößte Moschee der Welt, deren Minarett nach Fertigstellung das weltweit höchste sein wird. Der Komplex wird gleichzeitig ein neues Stadtteilzentrum bilden. Wegen der monumentalen Bedeutung des Gebäudes bestehen sehr hohe Dauerhaftigkeitsanforderungen. Da Algier in einer Starkbebenzone liegt, wurden beim Tragwerksentwurf modernste Entwurfs- und Konstruktionsmethoden gewählt. Der Gebetssaal wird komplett vom Erdbebenuntergrund mittels Isolatoren und Dämpfern entkoppelt. Das Minarett wird ein Hochhaus in Verbundbauweise aus Stahlbetonkernen mit integrierten Stahlprofilen und koppelnden Stahldiagonalen in der Fassadenebene, welches mittels einer speziellen Pushover-Analyse konzipiert wurde. Der in 2012 begonnene Bau soll 2016 fertiggestellt werden. Der Artikel stellt das herausragende Projekt an sich vor und berichtet über die wesentlichen Aspekte der Tragwerksplanung.

The Great Mosque of Algeria - a monument in a strong-motion area
The world's third largest mosque, whose minaret will be the highest in the world, is currently under construction in Algiers. A new urban focus will be created by the complex. Due to the monumental importance of the building, the durability requirements were extremely high. As Algiers is located in a strong-motion earthquake area, the structural design of the buildings followed latest concept and construction methods. The prayer hall will be totally decoupled from the seismic ground by isolators and dampers. The minaret will be a high rise building with a composite structure of RC cores with integrated steel members that are coupled by steel bracings in the façade. Its design was made by means of special pushover-analyses. The construction started in 2012 and is scheduled to be finished in 2016. The paper presents the outstanding project and its main structural design aspects.

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Constantinescu, Dan; Köber, Dietlinde Die Massivbaukonstruktion des Nationalstadions in Bukarest Bautechnik 1/2015 65-76 Berichte

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Das Bukarester Nationalstadion ist eine modern ausgestattete Fußballarena für 55 000 Zuschauer, die komplett überdacht werden kann. Im Aufsatz werden das Tragwerkskonzept der Stahlbetonkonstruktion und die Grundsätze der Ausbildung der Fertigteile und deren Anschlüsse beschrieben. Bukarest liegt in einem stark gefährdeten Erdbebengebiet und das hat das gewählte Tragwerk maßgeblich geprägt, wenn auch von außen die Arena als eine schlanke, kolosseumähnliche Massivkonstruktion erscheint. Zugleich mussten die unregelmäßigen Baugrundbedingungen berücksichtigt werden.

The RC Structure of the National Stadium in Bucharest
The stadium is a modernly equipped soccer arena for 55 000 spectators, which can be completely roofed over. The paper presents the structural concept of the RC construction as well as some basic features of the precast elements and their connections. Bucharest lies in a very strong earthquake area and that has crucially affected the concept of the stiffening structure, even if from outside the stadium looks like a slender Coliseum. The chosen structural system has also had to account for the existing variable foundation conditions.

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Ingenieurpreis des Deutschen Stahlbau 2015 Bautechnik 1/2015 76 Nachrichten

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Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015 Bautechnik 1/2015 77-86 Berichte

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Bautechnik aktuell 1/2015 Bautechnik 1/2015 87-89 Bautechnik aktuell

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Aus den Hochschulen:
Korruption vorbeugen - Baurecht und regelgetreues Verhalten von Unternehmen

Nachrichten: DBV-Regionaltagungen “Bauausführung” 2015 / Dieselmedaille für Schüco

Veranstaltungen: Deutscher Bautechnik-Tag 2015 in Düsseldorf / 11. Tagung Betonbauteile

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Erratum zu Holzer, Frühgeschichte des modernen Konstruktionsbetons, Teil 1 Bautechnik 1/2015 89 Erratum

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Bautechnik 1/2015 90-92 Veranstaltungskalender

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Jahresinhaltsverzeichnis Beton- und Stahlbetonbau 2014 Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 Jahresinhaltsverzeichnis

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 Inhalt

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Ernst & Sohn (Hrsg.) Sonderheft: Verstärken mit Textilbeton 2015 Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 1-114 Sonderheft

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Müller, Harald S. Konstruktionsbeton - Wohin führt der Weg Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 1 Editorial

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Breitenbücher, Rolf Alkali-Kieselsäure-Reaktionen in Betonbauteilen bei gleichzeitiger zyklischer Beanspruchung und externer Alkali-Zufuhr - Erste Ergebnisse der DFG-Forschergruppe 1498 Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 2 Fachthemen

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Przondziono, Robin; Timothy, Jithender Jaswant; Nguyen, Minh; Weise, Frank; Breitenbücher, Rolf; Meschke, Günther; Meng, Birgit Vorschädigungen in Beton infolge zyklischer Beanspruchungen und deren Auswirkung auf Transportprozesse im Hinblick auf eine schädigende AKR Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 3-12 Fachthemen

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Auf Grundlage der Zielsetzung der Forschergruppe 1498 beschäftigt sich dieser Beitrag mit den Auswirkungen einer zyklischen mechanischen Belastung im Vierpunktbiegeversuch auf das Transportverhalten in Betongefüge. Hierzu wurde zunächst die Degradation des Mikrogefüges mittels Ultraschallmessungen sowie rissmikroskopischen Untersuchungen an Dünnschliffen charakterisiert. Mit dem Ziel der numerischen Modellbildung wurden Untersuchungen zum Wassereindringverhalten durchgeführt. Es wurden u. a. das Wassereindringverhalten über die Zeit und der Einfluss von Vorschädigungen experimentell geprüft. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu den Einzelprozessen des Ionentransports in poröses Gefüge wurde ein mikromechanisches Mehrskalenmodell entwickelt, welches es ermöglicht, die Wirkung der Vorschädigung auf gekoppelte Feuchte- und Ionentransportprozesse vorherzusagen. Das Modell berücksichtigt die Topologie und räumliche Verteilung der Mikrorisse und deren Einfluss auf die Ionendiffusivität. Die numerische Simulation liefert bei anisotroper Verteilung der Mikrorisse eine erhöhte Alkali-Eindringtiefe.

Degradations in concrete due to cyclic loading and its effects on transport processes with regard to ASR damage
According to the goals of the research group 1498, this paper deals with the effects of cyclic flexural loading in a four-point bending test on the fluid transport processes within a concrete structure. Therefore, the degradation of the microstructure is characterized through ultrasonic wave measurements as well as microscopic crack analysis. In order to numerically model these processes, experiments on the penetration behavior of water into the concrete were carried out. The penetration behavior over time as well as the influence of degradation on the water transport were investigated. To predict the influence of concrete degradation on alkali diffusivity, a multi-scale continuum micromechanics model is incorporated into the numerical model, which accounts for the topology and the three-dimensional distribution of microcracks. As expected, the numerical simulation predicts larger alkali-penetration in pre-damaged concrete. Regarding the micro-crack distribution, an anisotropic distribution of micro-cracks tangential to the direction of the alkali and water flux increases their penetration depth.

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Giebson, Colin; Voland, Katja; Ludwig, Horst-Michael; Meng, Birgit Untersuchungen zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion in vorgeschädigten Fahrbahndeckenbetonen Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 13-21 Fachthemen

Kurzfassung

In Betonbauteilen unter gleichzeitiger zyklischer Beanspruchung und externer Alkalizufuhr ist die Gefahr von Schäden infolge oder unter Mitwirkung einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) besonders hoch. Dies betrifft insbesondere Fahrbahndecken, bedingt durch den zunehmenden Schwerlastverkehr und den winterlichen Auftrag des Enteisungsmittels NaCl. Speziell die Rolle einer mechanischen Vorschädigung des Betons infolge der Verkehrsbeanspruchungen auf den Ablauf einer AKR ist dabei aber noch nicht in ausreichendem Umfang geklärt. Ein Teil der dazu seit 2012 durchgeführten Untersuchungen im Rahmen der DFG-Forschergruppe 1498 soll im Folgenden vorgestellt werden. Es zeigte sich, dass eine AKR in definiert mechanisch vorgeschädigten Betonprobekörpern mit alkalireaktiven Gesteinskörnungen und unter äußerer Alkalizufuhr vor allem früher beginnt als in äquivalenten Probekörpern ohne Vorschädigung. Grund dafür ist das schnellere und tiefere Eindringen von Wasser und insbesondere gelöstem NaCl in den Beton, wodurch Na-Ionen als Reaktionspartner für eine AKR früher und langfristig auch in größerer Menge verfügbar sind.

Investigations into alkali-silica reaction in pre-damaged pavement concretes
In concrete elements, simultaneously subjected to cyclic loadings and external alkalis, the risk for damages caused by or under participation of an alkali-silica reaction (ASR) is particularly high. This concerns especially concrete pavements due to the increasing heavy load traffic and the wintry application of NaCl deicer. Notably the role of a mechanical pre-damage of concrete caused by traffic loadings on the course of the ASR is largely unclear. A part of the investigations that has been conducted since 2012 into this issue within the scope of the DFG (German research foundation) funded research group 1498 shall be introduced in the following. It was evident that an ASR in defined mechanically pre-damaged concrete prisms with alkali-reactive aggregates and under an external supply of alkalis started earlier than in equal prisms without a pre-damage. The reason for this is the faster and deeper ingress of water and particularly of dissolved NaCl into the concrete, by what Na ions as reaction partner for an ASR are available earlier and, in the long-term, in greater amounts too.

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Weise, Frank; Wiedmann, Andreas; Voland, Katja; Kotan, Engin; Ehrig, Karsten; Müller, Harald S. Auswirkungen von Ermüdungsbeanspruchungen auf Struktur und Eigenschaften von Fahrbahndeckenbeton Beton- und Stahlbetonbau 1/2015 22-33 Fachthemen

Kurzfassung

Ausgehend von der Zielsetzung der DFG-Forschergruppe 1498, die Einflüsse auf den AKR-Schädigungsprozess in Fahrbahndecken aus Beton grundlegend zu klären, sind zwei aufeinander aufbauende Untersuchungsschwerpunkte Gegenstand dieses Beitrags. Im ersten Schwerpunkt wurden die prüftechnischen Voraussetzungen für die Charakterisierung der Degradation und damit der Rissbildung im Fahrbahndeckenbeton durch die Vorschädigung infolge von Ermüdungsbeanspruchungen geschaffen. Realisiert wurde dies durch die Implementierung und Optimierung eines Monitoringsystems im zyklischen 4-Punkt-Biegeversuch zur simultanen Erfassung der Rissbildung im großformatigen Schwingbalken. Zusätzlich wurde die Röntgen-3D-Computertomografie für die hochauflösende räumliche quantitative Rissanalyse in den Bohrkernen aus den Schwingbalken ohne und mit Vorschädigung weiterentwickelt. Im zweiten Untersuchungsschwerpunkt wurde mittels vielfältiger Experimente an kleinformatigen Probekörpern aus dem Schwingbalken gezeigt, dass durch die Ermüdungsbeanspruchung die bruchmechanischen Materialkennwerte des Betons zum Teil eine signifikante Veränderung erfahren.

Effects of fatigue loading on structure and properties of pavement concrete
Based on the objective of the DFG (German research foundation) funded research group 1498 to clarify the influences on the ASR damage process, this paper deals with two focuses of investigation. In the first focus the technical requirements for the characterisation concerning the degradation and the formation of cracks in concrete pavements by the pre-damage as a result of fatigue loading were created. This was realized by the implementation and the optimisation of a monitoring system in the cyclic four point bending test to capture simultaneously the formation of cracks in the beam under sinusoidal bending load. In addition, the X-ray 3D-computed tomography was enhanced for the high-resolution quantitative spatial crack analysis in the drilling cores extracted of the beam under sinusoidal bending load without and with a pre-damage. Building on the first focus, in the second focus of investigation a significant change of the fracture-mechanical properties of the concrete as a result of fatigue loading has been demonstrated in numerous experiments using small specimens extracted from the beam under sinusoidal bending load.

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