Keine Kurzfassung verfügbar.

In dicken Wänden treten infolge von Temperatur und Schwinden neben Zwang auch hohe Eigenspannungen auf. Die Eigenspannungen können zu sehr schmalen, von der Oberfläche ausgehenden Rissen führen, die beim Einsetzen des Zwangs Einrisse zwischen Trennrissen auslösen. Durch Versuche und rechnerische Studien wird ein Beitrag zur Klärung des besonderen Rißmechanismus in dicken Bauteilen und der wirksamen Betonzugzone geleistet. Darauf aufbauend wird ein Vorschlag zur Bemessung der Oberflächenbewehrung abgeleitet. Er bezieht sich sowohl auf die Rißbreitenbeschränkung als auch auf die Mindestbewehrung.

Wegen der Vielzahl im voraus nicht genau bestimmbarer Einflussparameter auf das Risseverhalten von Stahlbetonbauten, wird ein einfaches Rechenverfahren abgeleitet, das den Genauigkeitsansprüchen hinänglich genügen sollte.

Die Mechanik der Rissbildung in den aufgehenden Wänden wird erklärt und ein Vorschlag zur Bemessung der Wände für Zwang vorgestellt.

No Abstract.

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.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Nutzungstauglichkeit von Bauwerken, gegen die drückendes Wasser ansteht, kann durch Trennrisse in Frage gestellt werden. Zu deren Vermeidung wendet die Praxis zahlreiche Maßnahmen an. Zur Bewertung der Wirksamkeit solcher Maßnahmen haben die Verfasser ein Ingenieurmodell entwickelt. Letzteres ist bislang deterministisch, kann also der streuenden Natur der Rißbildung nicht gerecht werden. Es ist daher notwendig, das deterministische Modell in ein probabilistisches zu überführen. Die zahlreichen Unsicherheiten erzwingen die Anwendung der Monte-Carlo-Methode. Die Zuverlässigkeitsanalysen erfolgen an einem zentrisch gezwängten Stab, der als Ausschnitt aus dem rißkritischen Bereich eines beliebigen Bauteils zu deuten ist. Damit konnte der Zusammenhang zwischen der Rißwahrscheinlichkeit und dem Rißindex (Zugfestigkeit/Zugspannung) abgeleitet und anschließend durch die FORM angenähert werden.
Mit Zielgrößen der Rißwahrscheinlichkeit und Grenzwerten des Rißindex kann der Nachweis einer angestrebten Wasserundurchlässigkeit (Nutzungstauglichkeit) geführt werden. Unternehmerische Entscheidungen können zuverlässiger als bisher gefällt werden. Die Anwendung für Nachweise nach WU-Richtlinie wird erläutert.

Die Sicherheit und Nutzungsfähigkeit von Verkehrsinfrastrukturbauwerken hat eine sehr große Bedeutung für die heutige Gesellschaft. Eingeschränkte Verkehrsnetzwerke führen zu bedeutenden ökonomischen und gesellschaftlichen Konsequenzen. Gerade in Zeiten, in denen Berichte über gealterte und geschädigte Tragwerksstrukturen für Aufsehen sorgen, während öffentliche Mittel für eine Sanierung nur noch begrenzt zur Verfügung stehen, sind innovative Lösungen gefragt. Bauwerksüberwachung ist eine Möglichkeit, die gebotene Sicherheit von Bauwerken auf Dauer zu gewährleisten. Mit Hilfe geeigneter Überwachungsstrategien läßt sich die Nutzungsdauer bestimmen, die bis zu einer Sanierung oder Erneuerung verstreichen darf, ohne eine Gefährdung der Nutzer in Kauf zu nehmen.
Bisher hat sich jedoch eine planmäßige Überwachung von Bauwerken - mit Ausnahme von Ingenieurbauwerken im Zuge von Straßen und Wegen - noch nicht durchgesetzt, vor allem weil sie aufwändig und kostenintensiv ist. Dank weltweiter Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet lassen sich aber Inspektions- und Monitoringstrategien mittlerweile so optimieren, so daß sie für vielfältige Anwendungen attraktiv werden. Im Teilprojekt A1 des Sonderforschungsbereiches (SFB) 477 wurde eine Methodik (“Framework”) für die zuverlässigkeitsorientierte Bewertung von Bauwerken erarbeitet, die eine Optimierung von Bauwerksüberwachungsmaßnahmen und die kontinuierliche Auswertung des Bauwerkszustandes erlaubt. In diesem Beitrag wird das Grundkonzept der Methodik erläutert und seine Anwendung am Beispiel eines “Ersatzbauwerkes” veranschaulicht.

Die Zuverlässigkeit bestehender Eisenbahnbrücken soll nach [1] durch die Belastbarkeit B Index UIC nachgewiesen werden, die die auf das Lastbild UIC-71 bezogene effektive Tragfähigkeit von Brückenelementen ausdrückt. Im Beitrag werden die probabilistischen Grundlagen des neuen Zuverlässigkeitskonzeptes von bestehenden Eisenbahnbrücken vorgestellt, welches die sogenannte Betriebsbelastbarkeit verwendet. Mit den Methoden der Zuverlässigkeitstheorie werden die Versagenswahrscheinlichkeit P Index ft und der entsprechende Ziel-Sicherheitsindex beta Index t für die Restlebensdauer bestehender Eisenbahnbrückenteile bestimmt.

Anhand praktischer Beispiele wird auf die Kontrollmöglichkeiten der Ergebnisse einer finiten Elemente-Berechnung eingegangen.

Für exzentrisch belastete Stützen, deren Querschnitte durch eine Kombination aus Biegemoment und Normalkraft beansprucht werden, resultiert der Widerstand aus der Wechselbeziehung Normalkraft N zu Biegemoment M. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, für einachsige Exzentrizitäten e die entsprechend den Normvorgaben bekannten Ansätze auf Sicherheitsreserven zu untersuchen, da in der Praxis die auf diesen Ansätzen beruhenden Interaktionsdiagramme auch für die Beurteilung von bestehenden Strukturen herangezogen werden.
Des Weiteren war es von großem Interesse, in welcher Form die nach Eurocode 2 neuen zulässigen nichtlinearen Bemessungsmethoden in die bestehenden Ansätze der Interaktionsdiagramme inkludiert werden können.

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Brücken spielen eine zentrale Rolle im Straßenverkehrsnetz, sind jedoch zugleich zahlreichen Gefahren ausgesetzt. Um den erforderlich Schutz für diese wichtigen Infrastrukturbauwerke gewährleisten zu können, müssen potenzielle Bedrohungen identifiziert, die Kritikalität von Brücken beurteilt und die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen bewertet werden. Es wird eine Methodik aufgezeigt, mit der eine quantitative Beurteilung der Tragwerkszuverlässigkeit für verschiedene Bauwerke und Szenarien erfolgen kann, damit solche Analysen vorgenommen werden können. An Beispielszenarien werden zudem die Ergebnisse einer Risikoanalyse vorgestellt und bewertet. Schließlich wird ein neuer Indikator für die Zuverlässigkeit von Massivbrücken eingeführt, der eine vereinfachte Abschätzung der Tragwerkssicherheit ermöglicht.

Reliability analysis of concrete bridges for hazard scenarios
Bridges play a vital role in the highway network, yet are also subject to numerous hazards. In order to protect these important elements of the infrastructure, potential hazards have to be identified, the criticality of bridges needs to be assessed and the efficiency of protection measures has to be evaluated. To achieve this, a methodology is shown, how for different structures and scenarios the reliability can be quantified. Furthermore on sample scenarios the results of a risk analysis are displayed and evaluated. Finally a new indicator of reliability for reinforced concrete bridges is introduced, enabling a simplified estimation of structural safety.

Zur Realisierung der bisherigen Bauprojekte mit textiler Bewehrung wurden Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) und allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen (abZ) benötigt, wofür ausführliche, kosten- sowie zeitintensive Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsuntersuchungen durchgeführt werden mussten. Dabei waren vor allem Untersuchungen zur Biegetragfähigkeit notwendig. Damit in Zukunft die Anzahl der Versuche deutlich reduziert werden kann, ist ein praxistaugliches Biegebemessungsmodell erforderlich. Neben der Anwenderfreundlichkeit sollen diese Biegebemessungsmodelle alle Anforderungen an die Zuverlässigkeit erfüllen, damit die Tragwerke das von der Gesellschaft und den Nutzern geforderte Sicherheitsniveau erreichen. Durch probabilistische Berechnungen sind in Abhängigkeit von der Qualität der verfügbaren stochastischen Modelle für die Eingangsparameter quantitative Aussagen zur Versagenswahrscheinlichkeit möglich. Damit eine allgemeine Aussage zur Zuverlässigkeit von biegebeanspruchten Betonbauteilen mit textiler Bewehrung möglich ist, sind die verschiedenen Einflussparameter, wie z. B. statische Nutzhöhe d, Textilbruchspannung ft oder Betondruckfestigkeit fc, innerhalb des praktischen Anwendungsbereichs zu variieren. Als Resultat dieser Betrachtungen kann ein für den praktischen Anwendungsbereich gültiger Teilsicherheitsbeiwert &ggr;T für eine textile Bewehrung in biegebeanspruchten Betonbauteilen angegeben werden, der das geforderte Sicherheitsniveau erreicht. In diesem Beitrag werden die probabilistischen Berechnungen vorgestellt und ein Teilsicherheitsbeiwert &ggr;T für die textile Bewehrung vorgeschlagen.

Safety concept for textile reinforced concrete structures with bending load
For the realization of the known concrete structures with textile reinforcement the builder-owner needed either a general approval (abZ) or an individual license (ZiE). Therefor the building authority requested detailed, time-consuming as well as expansive experimental test for the ultimate limit (ULS) and serviceability limit state (SLS). Especially the research on bending behavior was necessary. A practical and simple design model could help to reduce the number of tests and offer the tool to the structural planer for the design. Additionally the model has to fulfill all reliability requirements to guarantee an adequate safety standard. Therefore probabilistic calculations are required. For a general statement different parameters as the static height d, the tensile failure stress of the textiles ft or the compression strength of the concrete fc have to be considered. As a result, a universal safety factor &ggr;T for the textile reinforcement for concrete structures with bending load can be suggested, which satisfies all safety requirements. This article covers this probabilistic calculation and proposes a safety factor &ggr;T.

Es wird am Beispiel einer Rahmenkonstruktion deren Versagensmöglichkeit statistisch auf der Wahrscheinlichkeitstheorie basierend untersucht. Dabei wird der Begriff der Zuverlässigkeit eingeführt und definiert als die Wahrscheinlichkeit, daß die Tragfähigkeit größer ist als die Belastung.

Mit der Umstellung der nationalen Normen auf das europäische Normenwerk stellt sich in vielen Bereichen die Frage nach der Größe der benötigten Teil sicherheitsfaktoren. Während für Stahlbeton und Stahltragwerke in der Vergangenheit umfangreiche Untersuchungen der Zuverlässigkeit durchgeführt wurden, um eine fundierte Festlegung der Teil sicherheitsfaktoren zu ermöglichen, fehlen für moderne Mauerwerkskonstruktionen derartige Untersuchungen weitestgehend, was auch die ungewöhnliche große Streubreite der zur Bemessung empfohlenen Teil sicherheitsfaktoren im internationalen Vergleich belegt. In diesem Beitrag wird die Zuverlässigkeit von unbewehrten, druckbeanspruchten Mauerwerkswänden aus großformatigen Steinen analysiert, da insbesondere für diese Bauweise entsprechende Zuverlässigkeitsanalysen bislang fehlen. Ein Vorschlag für optimierte Teil sicherheitsfaktoren wird unterbreitet.

Am 1. Juli 2012 wurden die Eurocodes bauaufsichtlich eingeführt. In sämtlichen Fachbereichen des konstruktiven Bauingenieurwesens muss spätestens seit diesem Zeitpunkt das Teilsicherheitskonzept angewandt werden. Über das Sicherheitskonzept bestehen bei den praktisch arbeitenden Ingenieuren vielfach noch erhebliche Informationslücken und Verständnisprobleme. Aufbauend auf einer kurzen Vorstellung des probabilistischen Sicherheitskonzepts, welches ursprünglich das Globalsicherheitskonzept mit der Einführung der Eurocodes ersetzen sollte, und der Beschreibung der Entwicklung des Sicherheitskonzepts wird gezeigt, wie die wichtigsten Festlegungen im Eurocode 7-1 und in der DIN 1054:2010 entstanden sind.
Das Teilsicherheitskonzept erweckt den Eindruck, dass die Einwirkungen bzw. Beanspruchungen und die Widerstände entsprechend ihrer Unsicherheit mit wahrscheinlichkeitstheoretisch begründeten Teilsicherheitsbeiwerten beaufschlagt werden. Dies ist in der Geotechnik nicht möglich. Aus Gründen der Einheitlichkeit im Bauwesen haben sich die Geotechniker Europas vielmehr entschlossen, für die ständigen und veränderlichen Einwirkungen aus dem Baugrund die gleichen Teilsicherheitsbeiwerte zu verwenden wie der übrige konstruktive Ingenieurbau. Die Teilsicherheitsbeiwerte für die Widerstände aus dem Baugrund wurden so gewählt, dass das Sicherheitsniveau des bewährten Globalsicherheitsniveaus weitgehend erhalten blieb, sich also bei Anwendung des Teilsicherheitskonzepts etwa die gleichen Abmessungen für Gründungen und geotechnische Bauwerke ergeben wie zuvor beim Globalsicherheitskonzept. Das Teilsicherheitskonzept in seiner heutigen Form ist daher zumindest in der Geotechnik bei Licht besehen ein modifiziertes Globalsicherheitskonzept. Dem Anwender wird damit ein teilweise neues und komplizierteres Konzept zugemutet. Dies ist allerdings eine vertretbare Zumutung, wenn man sich vergegenwärtigt, dass wir damit zur dringend erforderlichen Vereinheitlichung der europäischen Baunormen und damit auch zur Einigung Europas beitragen.

In diesem Beitrag werden Berechnungen und vergleichende experimentelle Ergebnisse des Stabilitätsverlusts von schlanken Stahlbetonstützen aus einer Versuchsreihe präsentiert. Das primäre Ziel der Arbeit war der Vergleich der Bemessungsmethoden bei der Ermittlung der globalen Zuverlässigkeit schlanker Stahlbetonstützen. Der Schlankheitsgrad der Stützen betrug &lgr; > 90, wobei die untersuchten Stützen nach EN 1992-1-1 dimensioniert wurden. Die oben erwähnten experimentellen Untersuchungen dienten zudem als Grundlage für die Bewertung und Kalibrierung der deterministischen und probabilistischen nichtlinearen Modellbildung. Diese probabilistische Modellbildung der Normalkraft-Momenten (N-M)-Beziehung und des Stabilitätsversagens ist eine Grundlage für die Entwicklung eines objektivierten Bemessungsansatzes und der zugehörigen Teilsicherheitsbeiwerte.

Reliability of slender columns
The target of this paper is to present computations and comparative experimental results of the stability loss of slender reinforced concrete columns from a series of experiments. The primary objective of the work was to compare the various possible design methods used to assure the reliability of the discussed slender reinforced concrete columns. The slenderness of columns was &lgr; > 90, whereby they were dimensioned according to EN 1992-1-1. The above-mentioned experiments also served as the basis for the assessment and calibration of the deterministic and probabilistic non-linear finite element models. A calibrated probabilistic non-linear finite element model for the description of an accurate normal force moment (N-M) relation and the stability failure is a basis for the development of an objectivized assessment approach and the associated partial safety factors.

Bei der Bemessung von Stahlbetonbauteilen gegenüber Explosionsereignissen werden zurzeit lediglich subjektive oder pauschale Sicherheiten berücksichtigt. Es ist zurzeit ungeklärt, welche Sicherheit für diese besondere Belastungsart innerhalb der Bemessung gewährleistet wird. Es wurde ein an Stoßrohrversuchen validiertes Einmassenschwinger-Modell mit Zuverlässigkeitsanalysen erster Ordnung verknüpft. Diese Verknüpfung erlaubt es, die vorhandenen Sicherheiten innerhalb der Bemessung zu ermitteln. Die Ergebnisse belegen ein Defizit innerhalb der Auslegung hinsichtlich der nach Eurocode 0 (EC0) geforderten Zuverlässigkeit.

Reliable design of reinforced concrete plates against explosive actions in accordance with the Eurocode
Within the design of reinforced concrete against explosive threats only a subjective or a lump safety is currently considered. Therefore the established safety is unknown. For the estimation of the existing safety of present approaches the SDOF approach has been linked to the first order reliability method, which allows for a derivation of the given reliability. Hereby it could be proven that the considered safety is, compared to the claimed reliability of the Eurocode (EC0), deficient.

Der Einsatz ultrahochfester Betone erlaubt eine Erweiterung des Anwendungsbereichs bisher üblicher und bewährter Massivbaukonstruktionen. Da das Tragverhalten eines Bauteiles über seinen Lebenszyklus mit entsprechenden Unsicherheiten bzgl. der Einwirkungen sowie der Material- und Systemeigenschaften behaftet ist, stellte sich die Frage, bis zu welchen Anwendungsgrenzen schlanke UHPC-Druckglieder die Anforderungen an die erforderliche Tragwerkszuverlässigkeit noch erfüllen. Vor dem Hintergrund dieses Sachverhaltes ermöglichte die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Förderung der Untersuchung der Zuverlässigkeit schlanker Stützen aus UHPC. Dieser Beitrag berichtet über die Forschungstätigkeit im Rahmen des Projektes und stellt wesentliche Ergebnisse der Zuverlässigkeitsanalysen vor.

Reliability of highly stressed UHPC-columns
Meanwhile concrete-technological developments allow the production of UHPC with a compressive strength of more than 150 N/mm2. Thus, the cross-sectional dimensions required for highly stressed compression members can be reduced. However, in many cases this positive development increased the trend to even more slender and therefore likelier to buckle structural systems. Hence, it is to be expected that under certain conditions the safety level of such construction elements decreases. Because of this, the reliability of slender UHPC structural members is being investigated in a research project, supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft at the TU Darmstadt. This article reports about the research activities and the most important findings of this project.

Die Vorhersage und Verlängerung der Lebensdauer ermüdungsbeanspruchter Bauwerke ist notwendig, um Kosten zu minimieren. Es wird ein experimentelles Verfahren zur Bestimmung der Lebensdauer ermüdungsbeanspruchter Bauwerke vorgestellt. Die üblichen Lebensdauervorhersagemethoden benutzen eine Nachweiskette, bestehend aus drei Modellen, einem Einwirkungsmodell, einem Systemmodell und einem Schädigungsmodell. Durch die Unsicherheit der Modelle, insbesondere des Schädigungsmodells, ist die Zuverlässigkeit der Prognosen gering. Es wird eine Methode vorgestellt, die auf Monitoring der kritischen Details und Lebensdauerversuchen basiert. Diese Methode bietet ein größeres Maß an Zuverlässigkeit als die herkömmlichen. Für die Abschätzung der Restnutzungsdauer bestehender Bauwerke wird eine Erweiterung vorgestellt, mit der die Beanspruchungs-Zeitverläufe wirklichkeitsnah generiert werden können.

An Hand von Zahlenbeispielen und Messungen werden die Mängel der geltenden Silonormen aufgezeigt und Verbesserungsvorschläge unterbreitet, mit denen eine grössere Wirklichkeitsnähe der Siloberechnung erreicht werden kann. Es wird darauf hingewiesen, daß es sinnlos ist, die einfache Theorie von Janssen aus dem Jahre 1985 durch eine komplizierte zu ersetzen, wenn mit letzterer die Probleme der Brückenbildung und der nichtrotations- symmetrischen Druckverteilung ebenfalls nicht lösbar sind.

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Die Langzeitverformungen des Überbaus aus Temperaturänderungen sowie aus Kriechen und Schwinden bei Betonbrücken sind für einen wesentlichen Teil der zusätzlichen Schienenspannungen bei lückenloser Führung der Schiene über die Brücke verantwortlich. In diesem Aufsatz werden die Ergebnisse umfangreicher Messungen an langen Talbrücken mit Fester Fahrbahn analysiert, um die aktuellen Modelle zur Berechnung der zusätzlichen Schienenspannungen auf Brücken zu überprüfen. In einem ersten Schritt werden der Umfang und die Konzeption der Messung sowie die Methodik der Auswertung und die Plausibilisierung der Daten vorgestellt. Im nächsten Schritt werden die Daten in Hinblick auf die in der Berechnung anzusetzenden Temperaturen analysiert. Der Schwerpunkt des Aufsatzes liegt auf der Auswertung der über fast zwei Jahre erfassten Langzeitdaten der Schienenspannungen und -verschiebungen sowie auf deren Vergleich mit den Modellen. Durch das gewählte Messlayout konnten aus den Messergebnissen auch Rückschlüsse auf den sich einstellenden Längsverschiebewiderstand unter den Realbedingungen der Strecke, der bei der Festen Fahrbahn den maßgebenden Parameter für die auftretenden Schienenspannungen darstellt, gezogen werden. Die im Aufsatz vorgestellten Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über die Berechnung der zusätzlichen Schienenspannungen bei Fester Fahrbahn.

Additional rail stresses due to long-term deformations of railway viaducts with ballastless track - model and reality
The long-term deformation of the bridge superstructure due to temperature changes of the bridge itself and due to creep and shrinkage in the case of concrete bridges leads to a major part of the additional rail stresses, while welding the rail continuously over bridges with ballastless track. In this paper, the results of an extensive monitoring performed on several long railway viaducts with ballastless track are analysed, in order to verify the actual models used to calculate the additional rail stresses. In a first step the monitoring concept as well as the methodology of the analyse and the plausibility check of the data are presented. In the next step, the monitoring results are analysed to evaluate the temperature load case to apply in the calculation. The focus of the paper is on the analyse of the measured long-term data of rail stresses and rails displacements on a period of nearly two years. These results are compared to those of the model calculation. In the case of ballastless track, the longitudinal rail restraint is the major parameter governing the additional rail stresses. With the chosen measurement layout, it was also possible to analyse the longitudinal rail restraint occurring in situ under real conditions. All these results provide important knowledge on the calculation of additional rail stresses on bridges with ballastless track.