The detailed design of jacket type substructures for offshore wind turbines involves an iterative load calculation process in which structural properties and loads are exchanged between the turbine vendor and the substructure designer. Structural and soil stiffness in particular play an important role as they directly influence the magnitude of loads in the ultimate and fatigue limit state. The well established procedures for monopiles cannot be directly adopted for jackets. Ramboll has conducted extensive sensitivity studies on how global and local loads change when stiffness is adjusted during the design process. The main findings are presented in this paper. These form the basis for some recommendations on how the design and load iteration process for jackets can be planned in order to achieve an optimal substructure design with a limited number of full load iterations. So-called “Mini-Load-Iterations”, in which only a reduced number of time series is simulated, play an important role in this process.

Zum Einfluss der Boden- und Struktursteifigkeit auf die Bemessung von Jacket-Gründungen.
In der Ausführungsplanung von Jacket-Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen spielen die Lastiterationen, in denen Strukturdaten und Lasten zwischen dem Turbinenlieferanten und dem Fundamentplaner ausgetauscht werden, eine entscheidende Rolle. Insbesondere die Steifigkeiten der Struktur und des Bodens haben einen direkten Einfluss auf die Größe der Lasten in den unterschiedlichen Komponenten der Struktur - sowohl im Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch für den Betriebsfestigkeitsnachweis. Ein etabliertes und funktionierendes Verfahren der iterativen Lastberechnung existiert für Monopile-Gründung. Es ist jedoch nicht direkt auf Jacket-Gründungen übertragbar. Ramboll hat eine Vielzahl an Sensitivitätsstudien durchgeführt, um den Einfluss sich während des Bemessungsprozesses ändernder Steifigkeiten auf globale und lokale Lasten zu untersuchen. Die wesentlichen Ergebnisse sind in diesem Beitrag zusammengestellt und dienen als Basis für Empfehlungen, wie die Bemessung und die Lastiterationen geplant werden sollten, um am Ende ein optimales Fundament zu erhalten bei einer möglichst geringen Anzahl von vollen Lastiterationen. Sogenannte Mini-Lastiterationen, bei denen nur wenige Lastfälle simuliert werden, spielen hierbei eine entscheidende Rolle.

Krankonstruktionen sind im Allgemeinen hohen Beanspruchungen mit vergleichsweise geringen Lastspielzahlen ausgesetzt. Im Bereich der Kurzzeitfestigkeit, bekannter unter dem englischen Begriff Low-Cycle Fatigue (LCF), bieten höchst- und ultrahochfeste Stähle erhebliche Vorteile. Im Folgenden wird über Ergebnisse von Ermüdungsversuchen an höchst- und ultrahochfesten stumpfgeschweißten Blechen und höchstfesten Rundhohlprofilen mit aufgeschweißten Längssteifen berichtet. Hierbei wurden Versuchsserien mit WIG-Decklagen, geschliffenen Nahtwurzeln und hochfrequenten Hämmerverfahren (HFH) untersucht. Die Untersuchungsergebnisse werden zusammengefasst und mit Bezug auf die Kerbklassen des Eurocode 3 bzw. auf die FAT-Klassen der aktuellen IIW-Richtlinie ausgewertet.

Low-cycle fatigue of welded joints made of high and ultra-high strength steels.
Crane structures are exposed to very high loading but with rather low number of load cycles. In the so called low cycle fatigue (LCF) domain the use of high- and ultra-strength steels offer considerable advantages. In this paper, fatigue tests on butt welded ultrahigh-strength plates and circular hollow sections with longitudinal attachments and post weld treatment by means of TIG-dressing, high frequency hammer peening (HFHP) and grinded roots are presented. A summarized evaluation and discussion of results referring to fatigue class classification of Eurocode 3 and the recent IIW guideline is given.

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Bauen verfolgt immer einen Zweck und muß einen Nutzen generieren. Dabei kommen Freude und Phantasie oft zu kurz, der Spieltrieb hat dem Ernst zu weichen. Am Beispiel dreier Bauten der Schweizer Landesausstellung Expo.02 wird versucht, die emotionalen Komponenten, die einen wesentlichen Beitrag zu jeder Weiterentwicklung leisten, in ihrer gebauten Form darzustellen.

Wenn man erst das Hemmnis der Sprache und Terminologie jener Zeit überwunden hat, dann zeigt sich Klöppel als Vorreiter und Prophet des zeitgenössischen Sicherheitskonzeptes. Er hat das Ende des Konzeptes mit globalem Sicherheitsbeiwert, das eng mit dem Konzept der zulässigen Spannungen verbunden ist, angekündigt und das heute verwendete Konzept mit Teilsicherheitsbeiwerten vorgeschlagen. Er sah in diesem Konzept die Voraussetzung für die angemessene Berücksichtigung wirklichkeitsnaher Grenzzustände und darüber hinaus für den Fortschritt der Bauweise überhaupt. Umfassend und teilweise in erstaunlicher Tiefe hat er die Einflüsse auf die Teilsicherheitsbeiwerte zusammengetragen. Er hat den stochastischen Charakter von Einflußgrößen erkannt und in der Wahrscheinlichkeitstheorie das Werkzeug für ihre angemessene Berücksichtigung gesehen. Klöppel war auf diesem Gebiet seiner Zeit voraus. Seine grundlegenden Gedanken zum zukünftigen Sicherheitskonzept mußte er mit dem heute irreführenden, damals aber wohl attraktiven Schlagwort "zulässige Spannung" an den Hörer bzw. den Leser bringen. Deshalb, so ist zu vermuten, widerspiegelt sich seine Vorreiterrolle so schwach in der Literatur.

Das Bauen mit Seilen hat eine lange Tradition. Seit der Erfindung des Drahtseiles wurden anfangs viele Brücken, später auch Dächer und Hallen mit Drahlseilen als tragende Elemente gebaut. Kaltverfestigte Stahldrähte werden zu Drahtseilen verdrillt. Das Anbringen der Endverbindungen verschiedenster Ausbildung erfordert große Sorgfalt. Eine Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik Berlin bestätigt Konstruktion und Qualitätsüberwachung sorgfältig hergestellter Zugglieder aus Drahtseilen.

Durch einen baupraktisch einfach herzustellenden Momentenanschluß zwischen den Verbunddeckenträgern und den Verbundstützen konnte beim Millennium Tower die Bauzeit drastisch reduziert werden. Die tatsächlichen Werte der Tragfähigkeit und Steifigkeit dieser Riegel-Stützen-Verbindungen wurden bei der Bemessung im Traggrenz- und Gebrauchszustand berücksichtigt und ermöglichten dadurch gleichzeitig auch eine bemerkenswerte Reduktion der Deckenstärke. Im folgenden wird der Weg der Nachweisführung unter Berücksichtigung des Knotenverhaltens beschrieben.

Der nachfolgende Aufsatz entstand im Rahmen des Unterausschusses Brückenbau des Internationalen Eisenbahnverbandes (UIC). Die Chefs Brückenbau der verschiedenen Bahnen Europas treffen sich jährlich zwei Mal zu einer Sitzung, um Entwürfe für Normen (EUROCODES) oder UIC-Merkblätter zu genehmigen. Der UIC-Unterausschuß Brückenbau hat infolge der Reorganisation UIC seine institutionalisierte Funktion vorübergehend verloren. Die Chefs Brückenbau pflegen weiterhin einen intensiven Gedankenaustausch, um den Eisenbrückenbau wirtschaftlich weiter zu entwickeln, die europäische Normung in ihrem Bereich zu fördern und um kostengünstige Instandhaltungskonzepte zu finden.

Die Bestimmung des Erdwiderstands gehört zu den grundlegenden Aufgaben in der Geotechnik und ist allgemein als ein Traglastproblem zu behandeln. Mithilfe der Kinematischen-Elemente-Methode (KEM), welche eine geeignete Methode darstellt, um Tragfähigkeiten und Standsicherheiten im Grenzzustand zu berechnen, wird im vorliegenden Beitrag das Problem des räumlichen Erdwiderstands untersucht und eine umfangreiche Parameterstudie durchgeführt. Aus den Ergebnissen werden für variable Reibungswinkel, Wandreibungswinkel sowie Seitenverhältnisse die räumlichen Erdwiderstandsbeiwerte für den Anteil aus Bodeneigengewicht abgeleitet und in Form von Tabellen und Diagrammen präsentiert. Es zeigt sich, dass auch im räumlichen Fall durch Verfeinerung existierender KEM-Mechanismen Bruchzustände genauer abgebildet und geringere Erdwiderstandsbeiwerte bestimmt werden können. Der Vergleich mit kinematischen Ansätzen aus der Literatur sowie der deutschen Norm ergibt, dass mit der KEM gute Abschätzungen des räumlichen Erdwiderstands möglich sind.

Comparative investigations on spatial passive earth pressure by the kinematic element method
The determination of earth pressures belongs to the fundamental tasks in geotechnical engineering and is generally treated as a load capacity problem. Using the Kinematic Element Method (KEM), which is an appropriate method for the prediction of limit states, the spatial passive earth pressure is examined. From the results the earth pressure coefficients are determined for variable friction angles, wall friction angles as well as wall geometries. These coefficients are presented in tables and diagrams. Comparing the KEM results to other kinematic approaches as well as the German standard, it turns out that good estimation of the spatial passive earth pressure is possible already with simple mechanisms. Further refinement may additionally improve the quality of the results.

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Flachdecken sind eine heute oft ausgeführte Konstruktionsform im Hoch- und Industriebau, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts erstmals angewendet wurde. Flachdecken ermöglichen vor allem flexibel und nachhaltig nutzbare Gebäudestrukturen, die maßgeblich zur Verlängerung der Gesamtnutzungsdauer beitragen. Das durch die punktförmige Lagerung verursachte Durchstanzversagen stellt in der Bemessung oftmals den entscheidenden Nachweis dar. Seit mehr als 100 Jahren ist daher eine Vielzahl experimenteller und numerischer Untersuchungen zum Durchstanzen durchgeführt worden. Hierbei lag der Fokus gleichermaßen auf dem Durchstanzen bei Flachdecken und Fundamenten, die im Vergleich durch ihre gedrungene Ausführung ohne günstig wirkende Plattenmembranwirkungen ein verändertes Tragverhalten aufweisen. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Meilensteine in der historischen Entwicklung punktförmig gelagerter Platten aufgezeigt und anschließend aktuelle Untersuchungen am Institut für Massivbau in Aachen vorgestellt. Dabei geht der Beitrag auch auf die Frage ein, ob trotz der langen Forschungshistorie immer noch wissenschaftlicher Forschungsbedarf besteht.

100 years of punching shear - Still research necessary?
Flat slabs are an often-used construction method in today's building and industrial constructions, which was first applied at the beginning of the 20th century. In particular, flat slabs enable flexible and sustainably usable building structures contributing significantly to the extension of the service life. In design, the punching shear failure occurring due to the point support often represents the decisive verification. Therefore, many experimental and numerical investigations have already been carried out for more than 100 years. Here, the focus has been equally on punching shear in flat slabs and column bases, which show a changed load-bearing behavior due to their compact construction without favorably acting membrane effects. In this article, the milestones in historical development of point-supported slabs are outlined and current investigations at the Institute of Structural Concrete in Aachen are presented. Hereby, the article also addresses the question of whether there is still a need for scientific research despite the long history of research.

Die Karbonatisierung von Beton war Mitte des letzten Jahrhunderts ein stark beachtetes Thema. Die damals entstandenen Schäden durch Bewehrungskorrosion führten zu entsprechenden Anpassungen in den Normen. Wegen den Veränderungen des Zement- und Betonmarktes steht die Dauerhaftigkeit von Beton heute erneut im Fokus des Interesses. Dabei geht es darum, die Leistungsfähigkeit von Beton vermehrt mit Prüfungen nachzuweisen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit der Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton auseinander. Es wird gezeigt, dass die Prüfung mit 4 % CO2 möglich ist und erlaubt, verschiedene Einflüsse zu bewerten. Weiter werden Ergebnisse zum Einfluss der Nach- und Vorbehandlung sowie zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit vorgestellt.

Influence of CO2-content, curing, preconditioning and relative humidity on the carbonation rate of concrete
In the middle of the last century the carbonation of concrete was an important issue. The damages then occurred, caused by the corrosion of the reinforcement, led to corresponding improvements of the standards. Due to changes in the cement and concrete market the durability of concrete is now again in the centre of attention. Thereby the performance of concrete has to be assured increasingly by testing. The present paper deals with the testing of the carbonation resistance of concrete. It is shown that the test with 4 % CO2 is feasible and allows evaluating various factors. Furthermore, results on the influence of curing, preconditioning (pre-treatment) as well as of the relative humidity are presented.

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Safety in tunnels - during construction and in operation - is a subject that has been brought to attention again and again in recent years - influenced by incidents, media and authorities. Through the example of the major Koralm Tunnel project, it is explained how the requirements, but also the understanding and the implementation of safety on the construction site have changed and developed over the years of project development. Various project phases are described like EIA, design handed in for approval, tendering and construction. The client was, for example, required to produce a detailed safety concept as part of the preparation of tenders and prepare for its implementation during the construction phase. Client and design team thus intrude into areas, which were formerly left to or transferred to the contractor. In the implementation, it turned out that the delineation of responsibility between contractor and client becomes ever more complex and blurred due to this “preliminary work” by the client. The challenge for the future is to increasingly create awareness of the responsibility of the individual in the implementation of the concept and clarification of open questions. This is described through details from the contract Koralm Tunnel 2 (KAT2).
Sicherheit im Tunnel - in der Bau- wie in der Betriebsphase - ist ein Thema, das in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Menschen gerückt ist - beeinflusst durch Ereignisse, Medien und Behörden. Anhand des Großprojekts Koralmtunnel soll gezeigt werden, wie sich über die Jahre der Projektabwicklung die Anforderungen, aber auch das Verständnis und die Umsetzung der Sicherheit auf der Baustelle geändert und entwickelt haben. Dabei werden die verschiedenen Projektphasen wie UVE, Einreichplanung, Ausschreibung und Ausführung beleuchtet. Der Bauherr war hier u. a. gefordert, in der Ausschreibungsplanung ein detailliertes Sicherheitskonzept zu entwerfen und dessen Umsetzung in der Ausführungsphase vorzubereiten. Bauherr und Planungsteam drangen damit in Bereiche ein, die bisher weitgehend den ausführenden Firmen überlassen bzw. übertragen wurden. In der Umsetzung zeigt sich, dass die Abgrenzung der Verantwortung zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber durch diese “Vorarbeit” des Arbeitgebers immer komplexer und unschärfer wird. Die Herausforderung für die Zukunft besteht darin, verstärkt das Bewusstsein für die Verantwortung des Einzelnen bei der Umsetzung des Konzepts und Klärung offener Detailfragen zu schaffen. Beispielhaft wird dies am Baulos Koralmtunnel 2 (KAT2) dargestellt.

In der Bautechnik treten oft, z. B. bei windbelasteten oder meerestechnischen Konstruktionen, statische oder dynamische Instabilitäten auf - manchmal auch ein Zusammenwirken (Interaktion) beider Mechanismen, wobei die Knick- oder Beuleigenformen durchaus verschieden von den entsprechenden Schwingungseigenformen sein können. Es soll dargestellt werden, wann die Stabilitätsuntersuchungen der Strukturen statisch durchgeführt werden dürfen und in welcher Form sich die Ergebnisse bei einer zusätzlichen dynamischen Belastung verändern.

Static and dynamic instabilities of structures.
In structural design e. g. under wind loads or offshore structures we often have static or dynamic instabilities sometimes also an interaction of both mechanisms, where the buckling modes may be different from the vibration modes. We want to recognize, whether the investigations may be static and how the results may alter by dynamic loads.

Die Anwendung von höherfrequenten Hämmerverfahren zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von dynamisch beanspruchten Bauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass bei Neukonstruktionen durch den Einsatz von höherfesten Stählen die Frage der Materialermüdung verstärkt die Bauteilauslegung bestimmt, und zum anderen, dass bei vielen bestehenden Bauwerken vermehrt Maßnahmen zur Verlängerung der Restlebensdauer erforderlich werden. Die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern stellt hierfür eine geeignete Maßnahme dar, die Ermüdungsfestigkeit von Neukonstruktionen zu erhöhen bzw. die Restlebensdauer bestehender Anlagen zu verlängern. Eine zuverlässige baupraktische Anwendung setzt jedoch die Existenz anerkannter Regeln für die Bemessung voraus, wie auch eine darauf abgestimmte Vorgehensweise für die Ausführung. Der vorliegende Beitrag widmet sich vor allem der Darstellung bisher existierender Nachweiskonzepte für die Bemessung ermüdungsbeanspruchter Bauteile bei Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern.

Fatigue design concepts for post-weld treated joints improved by high frequency hammer peening methods.
Post-weld improvement methods have been widely investigated and have in most cases been found to give substantial increases in the fatigue strength. Nowadays, there is an increasing interest in using such methods in order to either improve the fatigue resistance of new structures built e.g. by high strength steel and/or to enlarge the lifetime of existing structures suffering from fatigue problems. With regard to this, post-weld improvement using high frequency hammer peening methods lately showed very good and promising results in combination with simple operation conditions.
However, the successful application of post-weld improvement methods always requires the existence of profound fatigue design concepts as well as relevant execution and quality standards. The following paper refers predominately to the first aspect, in trying to summarise and compare existing design concepts and their application range for high frequency hammer peening methods.

Die Planung und Errichtung von Offshore-Windparks ist ein komplexes Aufgabenfeld, an dem eine Vielzahl von Beteiligten aus unterschiedlichen Fachbereichen über mehrere Jahre mitwirkt. Die Errichtungskosten für diese Projekte können im dreistelligen Millionenbereich liegen. Begleitet wird der Prozess im Rahmen der Zertifizierung durch unabhängige Sachverständigenorganisationen wie den Germanischer Lloyd (GL), die ihre Erfahrungen aus der Meerestechnik und den zahlreichen Windparks an Land einbringen, um so die Sicherheit und das “Vieraugenprinzip” zu wahren. Dieser Beitrag erläutert die grundsätzlichen Aspekte der Zertifizierung von Offshore-Windparks und gibt anhand einiger Beispiele ausgeführter Projekte im europäischen Ausland Einblicke in die Problemstellungen, die sich aus der komplexen Wechselwirkung zwischen Einwirkungen, Tragstruktur und Anlagenverhalten ergeben. Komplettiert wird der Artikel durch Erfahrungen aus Forschungsergebnissen zum Thema Korrosionsschutz und dem Betrieb der Forschungsplattform FINO 1.

Die neue Muldequerung Wurzen im Zuge der B 6 hat eine Gesamtlänge von 530 m und unterteilt sich in die 215 m lange Flußbrücke und die 315 m lange Vorlandbrücke. Spezielle Randbedingungen hinsichtlich der Trassierung und des Hochwasserschutzes sowie hohe gestalterische Ansprüche haben zu einer außergewöhnlichen Lösung für die Flußbrücke geführt. Das gewählte Fachwerk in Zügelgurtform ist im Mittelstreifen angeordnet und folgt der gekrümmten Trassierung. Der Aufsatz beschreibt den Prozeß der Lösungsfindung und geht ausführlich auf die statischen und konstruktiven Besonderheiten der Flußbrücke ein. Des weiteren werden Hinweise zu möglichen Modifizierungen und zum Potential der Konstruktion gegeben.

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