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Ausgelobt: Deutscher Ingenieurpreis Straße und Verkehr 2015 Bautechnik 9/2014 621 Auslobung

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Kinzler, Steffen; Morgen, Karl Rückverankerte Betonsohlen - Nachweise in den Grenzzuständen UPL, GEO-2 und STR Bautechnik 9/2014 622-632 Aufsatz

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Rückverankerte Betonsohlen dienen der Sohlabdichtung gegen drückendes Grundwasser z. B. bei Trogbaugruben. Durch rückverankerte Betonsohlen wird eine grundwasserschonende Bauweise ermöglicht, da auf Grundwasserhaltungsmaßnahmen verzichtet werden kann.
Rückverankerte Betonsohlen sind anspruchsvolle Ingenieurbauwerke. Die Nachweise im Grenzzustand des Versagens durch Verlust der Lagesicherheit infolge Aufschwimmen sowie im Grenzzustand des Versagens der Verankerung erfolgen auf Grundlage der DIN EN 1997-1. Der Nachweis im Grenzzustand des inneren Bauteilversagens für die Betonsohle erfolgt gemäß DIN EN 1992-1-1.
Im vorliegenden Beitrag werden die normativen Grundlagen zusammengestellt und ihre Anwendung an einem Beispiel veranschaulicht. Neben der Nachweisführung auf Grundlage der aktuell gültigen Regelwerke wird ein Bemessungsmodell für den Lastabtrag im Sohlbeton vorgestellt. Dem Tragverhalten der in der Regel unbewehrten Sohlen wird dabei im Hinblick auf den Ansatz stabilisierender Einwirkungen entlang der Sohlränder, die Unterscheidung zwischen Rand- und Mittelbereich sowie die aus der Schlankheit der Sohle resultierenden Anforderungen besondere Aufmerksamkeit gewidmet.
Der vorliegende Beitrag greift einen Beitrag aus dem Jahr 2008 in dieser Zeitschrift auf [3]. Behandelt werden die Änderungen durch die Einführung der Eurocodes sowie die Nachweise der inneren Tragfähigkeit der Betonsohle.

Anchored concrete base slabs - Structural analysis in limit states UPL, GEO-2 and STR
Anchored concrete base slabs are used as base sealing against pressurized groundwater e. g. at watertight excavations. Anchored concrete base slabs allow a minimum effect on groundwater.
Anchored concrete base slabs are sophisticated engineering structures. The ultimate limit states by loss of static equilibrium due to uplift as well as anchorage failure are based on DIN EN 1997-1. The ultimate limit state of structural failure considering the concrete base slab is based on DIN EN 1992-1-1.
In this paper the normative basics are compiled and their application is illustrated with an example. Besides the analysis based on the currently valid regulations a mechanical model for the load transfer in the concrete base is shown. The structural behavior of the generally non-reinforced base slabs is shown taking stabilizing effects along the edges as well as the distinction between peripheral and central region and the results from the slenderness ratio of the base slab into consideration.
This paper refers to a paper from 2008 in this journal [3]. It features the changes through the introduction of the Eurocodes and the ultimate limit state of the concrete base.

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Aktuelle Ernst und Sohn Sonderhefte Bautechnik 9/2014 632 Bücher

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Moormann, Christian; Klein, Linus Bemessung tiefer Baugruben mit rechteckigem Grundriss unter Berücksichtigung des räumlichen Erddrucks Bautechnik 9/2014 633-655 Aufsatz

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Die Bemessung von tiefen Baugruben mit begrenzten Grundrissabmessungen erfolgt in der Regel vereinfachend durch die Betrachtung vertikal ebener Schnitte, also als ebener Verzerrungszustand, was letztlich nur für Linienbaugruben unmittelbar zutreffend ist. Die Grundrissform wird in der Ingenieurpraxis meist nur bei schachtartigen Baugruben, insbesondere bei Baugruben mit kreisförmigem Grundriss, berücksichtigt. Dabei zeigen auch Baugruben mit rechteckigem Grundriss und größeren baupraktischen Abmessungen ein ausgeprägtes räumliches Trag- und Verformungsverhalten, das u.a. durch das Verhältnis der Nachgiebigkeit der Baugrubenecken zur Nachgiebigkeit der Verbauwände entlang der Baugrubenseiten geprägt wird. Basierend auf der messtechnischen Untersuchung der Verformungscharakteristik tiefer Baugruben mit rechteckigem Grundriss und einer zusammenfassenden Darstellung analytischer Ansätze zur Ermittlung des räumlichen aktiven Erddrucks werden in dem Beitrag die Ergebnisse einer numerischen Studie vorgestellt, mit der für Baugruben mit rechteckigem Grundriss in Abhängigkeit von deren geometrischer Konfiguration der Einfluss der räumlichen Tragwirkung u.a. auf das Verformungsverhalten, die Verteilung des Erddrucks und die innere Beanspruchung der Verbaukonstruktion untersucht wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die rechnerische Berücksichtigung der per se vorhandenen räumlichen Tragwirkung tiefer Baugruben mit (annähernd) rechteckigem Grundriss eine technische und ökonomische Optimierung der Verbaubemessung ermöglicht.

Design of deep excavations with rectangular ground plan - Spatial earth pressure considerations
For the design of deep excavations with limited dimensions in ground plan usually vertical sections are designed as a plain strain situation, which applies finally for line-wise excavations. In engineering practice the shape of the ground plan is regularly considered only for shaft-shaped excavations, particularly excavations with circular ground plan. Although excavations with rectangular plan and large dimensions show a distinctive spatial bearing and deformation behavior, which is amongst others influenced by the relation of the flexibility of the excavation corners to the flexibility of the retaining walls along the sides of the excavation. Based on field measurements on the spatial deformation behavior of deep excavations with rectangular shape and a synopsis of the analytic approaches for the calculation of spatial active earth pressure, the results of a numerical parametric study are presented. These results illustrate for deep excavations with rectangular shape as a function of their geometric configuration the influence of the spatial bearing behavior on the deformations, the distribution of earth pressure and the internal stresses of the retaining walls and the excavation support system. Moreover they indicate that the consideration of the per se existent spatial bearing behavior of deep excavations with (almost) rectangular ground plan affords an optimized design of retaining systems in technical and economical view.

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Schäfer, René; Belmann, Thomas Einsatz und Anwendungsgrenzen von Schneckenbohrpfählen (Auger-cast-in-place Piles - ACIP-Piles) Bautechnik 9/2014 656-665 Berichte

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Für die Gründung einer Düngemittelanlage in Port Neal/Iowa wurden durch den Bauherrn Schneckenbohrpfähle (sog. ACIP-Piles) als Gründungsentwurf vorgegeben. Angesichts der bis in große Tiefen unterhalb des Grundwassers anstehenden, sehr enggestuften, feinkörnigen Sande wurde die Ausführung im Hinblick auf DIN EN 1536 als kritisch eingestuft. Im Rahmen von umfangreichen Pfahlprobebelastungen konnte jedoch zunächst gezeigt werden, dass bei ausreichender Qualitätssicherung Schneckenbohrpfähle auch bei ungünstigen Baugrundverhältnissen ordnungsgemäß hergestellt und gute Tragfähigkeiten erzielt werden können. Im Rahmen der Ausführung der Bauwerkspfähle sind jedoch erhebliche Schäden aufgetreten, da die Bohrschnecke auf einer Tonschicht höherer Konsistenz aufsaß und Boden in nennenswertem Umfang gefördert wurde. Zurückzuführen sind die Schäden neben den ungünstigen geologischen Randbedingungen auf einen Wechsel des ausführenden Spezialtiefbauunternehmens, welches die nach DIN EN 1536 geforderte örtliche Erfahrung nicht über Probepfähle nachgewiesen hat. Zudem wurden im vorliegenden Fall die Schäden durch die eingesetzte Maschinentechnik des Drehbohrgeräts begünstigt, welche sich in den USA von der in Europa verwendeten Technik unterscheidet.

Application and limitation of auger-cast-in-place (ACIP-) Piles - Experiences of an industrial project in Iowa/USA
For an industrial complex in Port Neal/Iowa, auger-cast-in-place piles (ACIP-Piles) haven been chosen for the foundation structure. With reference to the purely graded sand deposits, which have been encountered to greater depth in conjunction with a high ground water level, the installation of such piles has to be critically expected with reference to DIN EN 1536. However, the installation technique as well as acceptable pile capacities could be verified in the course of extensive pile testing. Nevertheless, considerable damages occured during the installation of the working piles. The damages can partly be attributed to an interlayered very stiff to hard cohesive soil layer at a depth of app. 20 m, which couldn't be smoothly drilled and which led to a soil extraction in the vicinity of the pile shaft. Moreover, a new drilling company was commissioned for the installation of the working piles, whose specific experience with the chosen pile type was not directly verified before. Finally, the damages were benefit by the chosen drilling technique.

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Absolvent der FH Potsdam gewinnt Wissenschaftspreis Bautechnik 9/2014 665 Nachrichten

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Stock, Lars-Michael; Spang, Christian Nachträgliche Sicherung alter Bergbauschächte - Konkrete Richtlinie für die Planung und Ausführung erforderlich Bautechnik 9/2014 666-670 Berichte

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Mit dem Ende des Steinkohlenbergbaus hat sich der Fokus auf die zugehörigen Ewigkeitslasten und die erforderliche Nachsorge verstärkt. Neben Fragestellungen wie der Nachnutzung der bergbaulich geprägten Flächen oder den Folgen des Grubenwasseranstiegs ist der Zustand vieler alter Bergbauschächte zu klären. Im Zweifelsfall ist zu überprüfen, ob der Zustand eines Schachtes dem Stand der Technik entspricht oder eine nachträgliche Sicherung erfolgen muss. Dabei ist eine Sicherung in der Qualität und Dauerhaftigkeit, wie sie bei der Verwahrung jüngerer Tiefbauschächte nach dem Stand der Technik ausgeführt wird, nachträglich nur schwer zu erreichen. Die begrenzte technische Lebensdauer der nachträglichen Sicherung in Verbindung mit der Ewigkeitslast der Bergbauschächte stellt ein Problem dar, das besonders betrachtet werden muss. Vom Arbeitskreis 4.6 “Altbergbau” der DGGT wurden Empfehlungen zur Sicherung und Verwahrung des Altbergbaus erarbeitet. Für NRW wurde von der Bezirksregierung Arnsberg der Leitfaden für das Verwahren von Tagesschächten herausgegeben. Nach Auffassung der Autoren ist darauf aufbauend eine konkrete und umfassende Richtlinie für die Sicherung alter Bergbauschächte erforderlich, die den Bergwerksgesellschaften, Ingenieurbüros, Behörden und ausführenden Firmen als Richtschnur dient. Mit dem vorliegenden Beitrag liefern die Autoren eine Diskussionsgrundlage für die Erstellung dieser Richtlinie.

Subsequent backup of old mining shafts - concrete guidelines for the planning and execution required
With the end of the coal industry, the focus has intensified on the associated eternity burden and the required follow-up. In addition to issues such as the use of former mining-dominated areas or the consequences of the mine water rise in the condition of many old mining shafts should be clarified. If in doubt, check whether the state of the prior art shaft corresponds or must be a subsequent backup. This is an assurance in quality and durability, as performed in the custody of younger civil engineering shafts according to the state of the art, subsequently difficult to achieve. The limited technical lifetime of the subsequent assurance in connection with eternity burden of mining shafts is a problem that needs to be particularly considered. The working circle 4.6 “abandoned mines” of the DGGT recommendations were developed for securing and safekeeping of the old mining. For NRW the “guide to the keep of days manholes” was issued by the district government of Arnsberg. According to the authors concrete and comprehensive guideline for hedging old mining shafts is required on this basis that serves the mining companies, engineering firms, government agencies and contractors as a guide. With this paper the authors provide a basis for discussion in the preparation of this Directive.

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Brand, Thomas; Bauer, Matthias; Hamm, Friderike; Merkel, Holger Entnahmebauwerk Kohlekraftwerk Wilhelmshaven - Planung und Ausführung eines außergewöhnlichen Einschwimm- und Absenkverfahrens Bautechnik 9/2014 671-680 Berichte

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In Wilhelmshaven wird derzeit in unmittelbarer Nähe zur Jade ein Kohlekraftwerk gebaut. Das Kühlwasser für die gesamte Anlage wird durch zwei Entnahmetürme aus der Jade entnommen. Für die Herstellung dieser Entnahmetürme kam als Sondervorschlag ein Einschwimm- und Absenkverfahren zur Ausführung. Hierbei wurden beide Entnahmetürme mit einem Schwimmkörper zusammengefasst. Der erste Teilabschnitt wurde in einem Schwimmdock gefertigt und anschließend über die offene See bis in den Hafen von Wilhelmshaven verschleppt. Im Hafen von Wilhelmshaven wurde das Bauwerk in mehreren Phasen - teilweise schwimmend, teilweise auf einer temporären Pfahlgründung abgesetzt - vervollständigt. Da der fertige Rohbau zwar schwimmfähig, jedoch nicht schwimmstabil war, wurde für das Verschwimmen zum Endstandort eine zusätzliche temporäre Schwimmeinheit aus gekoppelten Flexifloat-Elementen sowie für das Anheben und Absenken Litzenheber, installiert. Nach dem Absenken des Entnahmebauwerks wurde der Spalt zwischen Bodenplatte und Gründungssohle mittels Dämmer verpresst. Abschließend erfolgten der Anschluss der Kühlwasserleitungen, die Befüllung der Ballastkammern mit Sand und der Einbau des Kolkschutzes.

Intake riser for a coal-fired power station in Wilhelmshaven - Design and construction using an extraordinary floating-in and submerging method
At present, a coal-fired power station is being built adjacent to the River Jade in Wilhelmshaven. The cooling water for the whole plant will be taken from the Jade by means of two intake structures. In order to construct the intake structures, it was decided to use an alternative proposal involving floating-in and submerging of the structure. For this, both the intakes and buoyancy tanks were incorporated in one structure . The first section of the intake structure was constructed in a dry dock, and subsequently towed on the open sea to the port of Wilhelmshafen. The structure was then completed in several phases in the port of Wilhelmshaven, in some phases floating, and in others supported on a temporary pile foundation. In the completed condition the structure was buoyant, but however unstable. Therefore coupled Flexifloat-units were used for additional buoyancy during the tow to the final location, with strand jacks installed for raising and lowering the structure. After submersion of the intake structure, the joint between the base slab and formation level was sealed using grout. The cooling water pipelines were then connected, the ballast compartments were filled with sand, and scour protection was installed.

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Sachstandsbericht VDE 2014: 86 Prozent der Projekte umgesetzt Bautechnik 9/2014 680 Nachrichten

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Herbort, Johannes; Helfers, Björn Ausführungsplanung für die Baugrube des Trogbauwerkes 2852-08 im Zuge der B 96n auf Rügen Bautechnik 9/2014 681-686 Berichte

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Nach der Fertigstellung der 2. Strelasundquerung, einschließlich der Anbindung an die BAB1, BAB11 und BAB20 ist die Insel Rügen schnell und komfortabel zu erreichen. Zur Abwicklung der an- und abfahrenden Verkehre ist der Neubau der B 96n auf Rügen erforderlich.
Mit einem ca. 485 m langen Trogbauwerk (BW 2852-08) kreuzt die neue Trasse der B 96n die Bahnstrecke 6321 niveaufrei. Das Bauwerk wurde 2014 fertiggestellt.
Gegenstand des Berichtes sind die bauablauf- und geotechnisch begründeten Planungsherausforderungen zur Umsetzung und wirtschaftlichen Optimierung der Baugrube sowohl in der Angebots- als auch in der Ausführungsplanung.

Detailed design for the excavation pit of the trough construction 2852-08 in the course of B 96n on Rügen
After completion of the 2nd Strelasundquerung, including the transport connection to the motorways A1, A11 and A20, the isle of Rügen will be quickly and comfortable accessible. The construction of the B 96n on Rügen is required in order to handle the in- and outbound traffic.
Due to the new construction of the 485 meter trough construction 2852-08, the B 96n crosses the railway line 6321 without changing height above terrain level. The construction has been completed in 2014.
The report is based on the building process and the geotechnical planning challenge concerning the implementation and the economical optimization of the excavation pit. Both refer to the tender planning as well as to the detailed engineering.

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Richter, Thomas; Kirsch, Fabian Komplexe Bauvorhaben heute - eine rein ingenieurtechnische oder auch gesellschaftspolitische Aufgabe? Bautechnik 9/2014 687-695 Kommentar

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Die Motivation zu diesem Essay entspringt der praktischen Erfahrung der Autoren, die bei ihrer Arbeit in einem auf anspruchsvolle geotechnische Projekte spezialisierten Ingenieurbüro immer wieder aufs Neue feststellen, dass bei vielen heute beplanten und leider viel zu oft auf die lange Bank geschobenen Bauvorhaben die überkommenen Strategien nicht ausreichen, um den technischen, ökonomischen und kommunikativen Anforderungen in Verbindung mit dem berechtigten Beteiligungsinteresse der Öffentlichkeit zu genügen. Bei diesen Vorhaben handelt es sich nicht selten um Strukturen, bei denen eine innige Zusammenarbeit der einzelnen Spezialdisziplinen des Bauingenieurwesens erforderlich ist und deren Verzahnung so eng zu sein hat, dass die Aufgabe nur in einem umfassenden Iterationsprozess unter Inkaufnahme aller dabei auftretender und mit entsprechendem Aufwand verbundener Reibungen gelöst werden kann.

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Bautechnik aktuell 9/2014 Bautechnik 9/2014 697-698 Bautechnik aktuell

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Auslobung:
Fotografiepreis “Baukultur im Bild. Räume + Menschen” der Bundesstiftung Baukultur

Firmen und Verbände: VDI will zeigen, wie Ingenieure unseren Alltag verbessern / Bauaufsichtliche Zulassung für nichtrostende Stähle aktualisiert und verlängert bis Mai 2017 / Fördermittel für die Bauforschung

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Bautechnik 9/2014 699-700 Veranstaltungskalender

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 Inhalt

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Morgen, Karl Ist Bauen noch zeitgemäß? Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 579 Editorial

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Laugesen, Arne; Schmidt-Thrö, Gerald; Fischer, Oliver; Busler, Hubert Auswirkung von Lageabweichungen bei der Verwendung der freien Spanngliedlage - Ansatz der Vorspannkräfte im GZT Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 580-588 Fachthemen

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Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zu derzeitigen Regelungen zur freien Spanngliedlage in Deutschland und beschreibt eine Möglichkeit, wie Lageabweichungen während dem Betonieren erfasst und im Grenzzustand der Tragfähigkeit berücksichtigt werden können. Darüber hinaus wird anhand eines Beispiels der ansetzbare Spannungszuwachs der verbundlosen Vorspannung bei punktgestützten Flachdecken kritisch diskutiert.

Effect of displacements of monostrands in free tendon layout - Consideration of monostrand forces in the ultimate limit state (ULS)
The present article gives an overview on the current regulations for the free tendon layout in Germany and introduces a method to systematically take into account possible displacements of monostrands being generated during concreting. Consequently, the effect of those displacements on the ultimate limit state design is discussed. Furthermore, the article generally deals with the maximum tendon stress increase to be considered in floor slab systems utilizing post-tensioning without bond.

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Thiele, Catherina; Schilly, Tobias; Fingerloos, Frank Zur Verankerung von Querkraftbewehrung in Decken unter Brandbedingungen Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 589-596 Fachthemen

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Zur Verankerung von Querkraftzulagen und offenen Bügeln im Brandfall mit 90°-Winkelhaken gibt es bisher nur wenige, teilweise widersprüchliche Informationen. Während beispielsweise gemäß Heft 525 des DAfStB (2010) 90°-Winkelhaken bei Querkraftzulagen und Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer ≥ R90 nicht auf einer brandbeanspruchten Plattenseite angeordnet sein sollen, wird im Heft 600 des DAfStB (2012) die Verankerung von Querkraftzulagen allgemein und von Schenkeln offener Hutbügel in der Druckzone mit 90°-Winkelhaken auch bei einer Feuerwiderstandsdauer ≥ R90 als ausreichend bezeichnet. Um zu dieser Frage weitere Erkenntnisse zu gewinnen, wurden an der TU Kaiserslautern Tastversuche zum Tragverhalten von 90°-Winkelhaken und 135°-Haken unter Brandbeanspruchung durchgeführt. Hierbei wurde sowohl das Tragverhalten im gerissenen als auch im ungerissenen Querschnitt untersucht. Kam es während des Brandversuchs innerhalb von 120 Minuten nicht zum Versagen der Haken, wurde die Resttragfähigkeit in einem Auszugversuch ermittelt. Es konnten signifikante Unterschiede im Tragverhalten der untersuchten Hakenformen gezeigt und Empfehlungen für die Praxis abgeleitet werden.

Anchorage of links in slabs under fire conditions
There are only a few contradictory statements concerning anchorage of links with 90°-standard bends in case of fire. Booklet 525 of the DAfStB (2010) recommends not to use these bends for a fire resistance class ≥ R90 on the fire stressed site of a plate. In booklet 600 of the DAStB (2012) anchorage of links and hat-shaped shear reinforcement in the compressive zone with 90°-bends is described also as sufficient. In order to gain further experience tests with 90°-bends and 135°-hooks under fire stress were carried out at TU Kaiserslautern. Load behavior of the bends in cracked and noncracked section was investigated. If failure did not occur during the 120 min test period the remaining load capacity was determined in a pull-out test. Significant differences between the load behaviors of the analyzed bending molds were found and recommendations for practice have been worked out.

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Borkowski, Gregor; Thoma, Karel; Lehmann, Rudolf; Müller, Franz Entwicklung schlaufenartiger Stahlseilverankerungen in Stahlbetondecken - Experimentelle Untersuchungen, Bemessungskonzept Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 597-605 Fachthemen

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Zum Befestigen von Fahrstuhlkomponenten im Bauzustand sowie zur Last- und Personensicherung beim Einbau dieser Komponenten sind innerhalb von Fahrstuhlschächten Anschlagspunkte in Betondecken für Sicherungsseile notwendig. Diese Anschlagspunkte werden mit einbetonierten Seilschlaufen aus Edelstahl realisiert. Im folgenden Beitrag wird die Entwicklung dieser Lastschlaufen vorgestellt. Entsprechend den Vorgaben der ETAG001 [1] werden Versuche durchgeführt und daraus ein Bemessungskonzept für die Lastschlaufen hergeleitet. Darauf aufbauend konnte eine bauaufsichtliche Zulassung für die Lastschlaufen beim DIBt erlangt werden.

Development of novel steel cable loop anchors for reinforced concrete slabs - Experimental investigations, design concept
During the construction of lift shafts, it is necessary to provide anchor points on the concrete slabs. The anchor points are used to attach safety cables, which serve to secure loads such as elevator components and ensure the safety of construction workers. Generally, stainless steel cable loop anchors are used for these anchor points. The development of a novel type of steel cable loop anchor is presented in this article. Experimental investigations according to the requirements of ETAG001 [1] were carried out. In this paper, a design concept is derived from the experimental findings. Based on the presented results, the DIBt granted a national technical approval for the steel cable loop anchors.

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FDB Merkblatt Nr. 10 - nachhaltiges Bauen mit Betonfertigteilen Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 605 Aktuell

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Kohoutek, Jaroslav; Tran, Ngoc Linh; Graubner, Carl-Alexander Bemessungsrelevante Einwirkungskombinationen im Hochbau Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 606-617 Fachthemen

Kurzfassung

Für die Bemessung von Stahlbetonbauteilen im Grenzzustand der Tragfähigkeit nach DIN EN 1992-1-1 ist die Kenntnis der maßgebenden Einwirkungskombination eine Grundvoraussetzung, um eine hinreichende Tragwerkszuverlässigkeit nachweisen zu können. Hinsichtlich der Wirkungen aus Eigenwicht ist zu überprüfen, ob der minimale oder der maximale Bemessungswert der Eigenlast zu ungünstigeren Ergebnissen führt. Gleichzeitig sind Nutzlasten in ungünstiger Laststellung anzuordnen. Bei mehreren voneinander unabhängigen veränderlichen Einwirkungen ist nach DIN EN 1990 zwischen der Leiteinwirkung Qk,1 sowie den parallel wirkenden Begleiteinwirkungen Qk,i zu differenzieren. Dies führt bei der Berechnung der Schnittgrößen von Stahlbetonbauteilen des üblichen Hochbaus zu zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Einwirkungen, welche in diesem Beitrag analysiert werden, um daraus die für die Bemessung relevanten Einwirkungskombinationen zu identifizieren.

Relevant combinations of actions in conventional buildings
For the design of reinforced concrete members in ultimate limit state according to DIN EN 1992-1-1 the knowledge of the most unfavorable combination of different actions is important to meet the necessary structural reliability. Concerning dead loads it has to be proved, whether the maximal or the minimal design value results in more unfavorable actions. Imposed loads have to be positioned in unfavorable load arrangements and different variable actions must be separated into leading actions Qk,1 and accompanying actions Qk,i according to DIN EN 1990. Calculating concrete members this results in numerous possible combinations of actions, which are analyzed in order to identify the relevant combinations for the design.

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Putke, Thomas; Mark, Peter Fachwerkmodellbildung mit topologischen Optimierungsverfahren Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 618-627 Fachthemen

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Diskontinuitätsbereiche in Stahlbetonkonstruktionen werden in der Regel auf der Grundlage von Fachwerkmodellen bemessen und konstruktiv durchgebildet. Zu den typischen Anwendungsfällen gehören Konsolen, Rahmenecken, Aussparungen oder volumenartige Betonkörper. Dabei erweisen sich solche Fachwerkmodelle als günstig, die am Kraftfluss orientiert sind und nur geringe Umlagerungen oder Rissbildungen hervorrufen. Meist werden Trajektorienbilder linear-elastischer Berechnungen zur Ableitung verwendet. Als Alternative bieten sich topologische Optimierungsergebnisse für die Modellfindung an. Dabei bilden sich Streben und Knoten als Materialdichten direkt heraus und sind auch bei komplexen Geometrien leicht in Fachwerke zu überführen.
Der Beitrag zeigt die grundsätzliche Methodik der topologischen Optimierung, günstige Steuerungsparameter zur Ableitung von Fachwerkmodellen, die Vereinfachung zum Strebensystem und die abschließende Umsetzung zur Bewehrungskonstruktion. Beispiele sind Sprengwerke, Konsolen und Querkraftkopplungen an Tübbings mit verschiedenen Bewehrungskonzepten klassischer Stabbewehrung, Stahlfaserverstärkung oder netzartiger Mikrobewehrung.

Strut-and-tie modelling with topological optimisation
Design and detailing of discontinuous or shear critical regions in reinforced concrete structures are usually based on strut-and-tie modelling. Typical examples of such structures are corbels, frame corners, block-outs or spatial concrete structures. Strut-and-tie models that are developed from the inner distribution of forces, and therefore evoke only minor redistributions or crack formations, have proven especially suitable for such design purposes. In general, the stress trajectories used to develop such models are derived from linear-elastic calculations. Alternatively, similar models can be derived from topological optimisation results. The strut and node locations are indicated directly by calculated material densities. These results can then be easily transferred into strut-and-tie models and generated for arbitrary complex structures.
This contribution shows the basic principles of topology optimisation, favourable parameter adjustments to derive appropriate models, simplifications for strut-and-tie models and finally its implementation in reinforcement design. Truss frames, corbels and shear-coupling mechanisms w.r.t concrete lining segments with various reinforcement concepts, e.g. conventional rebars, steel fibres or mesh-like micro reinforcement, are presented as examples.

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Nachhaltige Betonsanierung auf höchstem Niveau Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 627 Aktuell

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Polónyi, Stefan Zuviel Stahl im Beton? - Stahlbeton - 120 Jahre Welterfolg auf der Basis eines falschen Ansatzes Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 628-636 Fachthema / Diskussionsforum

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Die Stahlbeton-Forschung und -Normung basiert auf der Stabwerksstatik. Damit werden die besonderen Eigenschaften des Baustoffs Beton nicht adäquat berücksichtigt und genutzt. Durch falsch geführte Hauptbewehrung werden Zugspannungen hervorgerufen, die durch zusätzliche Bewehrung (Bügel) aufgenommen werden müssen. An diversen Tragelementen wird gezeigt, wie durch die an den Zugtrajektorien orientierte Armierungsführung wesentlich kostengünstigere und umweltfreundlichere Bauwerke erstellt werden können.

Too much steel in concrete structures? - Reinforced concrete - 120 years worldwide success on the basis of an incorrect approach
The reinforced concrete research and standardization are based on the structural analysis of truss models. Thus, the special properties of the building material concrete are not taken into account and no adequate approach is found. Improperly performed main reinforcement causes tensile stresses, whereby additional reinforcement (stirrups) has to be included. At various structural elements is shown how much more cost effective and environmentally friendly buildings can be created by means of the reinforcement oriented to the tension trajectories.

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"Sopro Planer" als App für's iPad Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 636 Aktuell

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Voit, Klaus; Arnold, Roland; Bergmeister, Konrad Innovativer Betonbau: Sicht-Stein-Betonbauweise Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 637-645 Fachthemen

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Betonflächen in Sichtbeton-Optik erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Während bei klassischem Sichtbeton die Gesteinskörnung selbst von außen nicht erkennbar ist, wurde nun eine Herstellungsmethode entwickelt, bei welcher die Gesteinskomponenten sichtbar im Betonverbund in Erscheinung treten. Diese sogenannte Sicht-Stein-Betonbauweise bietet durch ihre hohe Flexibilität bezüglich Bauausführung und verwendeter Komponenten eine Vielzahl neuer gestalterischer Möglichkeiten. Durch die Variabilität der verwendeten Gesteinskörnung stellt die Sicht-Stein-Betonbauweise auch eine Möglichkeit zur Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial dar und trägt damit zur Ressourcenschonung und Erhöhung der Nachhaltigkeit bei. Die Sicht-Stein-Betonbauweise wurde beim Bau der Kapelle Padastertal in der Gemeinde Steinach am Brenner, welche im Rahmen des Brenner Basistunnels als Ersatzbaumaßnahme errichtet wurde, erstmals erfolgreich angewendet. Als Gesteinskörnung diente hierbei ein Kalkschiefer der Bündnerschieferserie aus dem Vortrieb des Brenner Basistunnels.

Innovative concrete engineering: Rock-exposing concrete construction
Exposed concrete surfaces have become increasingly popular. Whereas in classic exposed concrete the aggregate is not visible, a new manufacturing process, the so called rock-exposing-concrete construction method, was developed, which ensures the visibility of the rock components in the concrete bond. Due to the high degree of variability because of its variable construction work and applied components, this construction method offers a wide range of design possibilities. By using recycled rock material as aggregate for concrete, limited natural resources like gravel or sand are saved and sustainability is improved. The rock-exposing-concrete construction method has already been applied by building the Padastertal chapel in Steinach am Brenner. A calc-schist from the Bündner schist formation from the tunnel driving of the Brenner Base Tunnel was used as aggregate for concrete.

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