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.

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.

Bei gekrümmten Bauformen aus Beton bestimmt die Schalung den Aufwand maßgeblich. Formaktive frei geformte Betonstrukturen wie Schalentragwerke sind effiziente Tragsysteme, werden aber durch hohe Schalungskosten oft unwirtschaftlich. Eine wandelbare Schalung für solche Ortbetonstrukturen, die mehrmals einsetzbar und computergestützt immer wieder in andere Formen zu bringen sind, wird positive Auswirkungen auf Umsetzung und Verbreitung solcher Tragwerke haben. Dieser Artikel berichtet über Erkenntnisse der Grundlagenforschung zu adaptiven zweihäuptigen Schalungssystemen für Ortbetonschalen und Wände, die im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms ‘Leicht Bauen mit Beton’ durchgeführt wird. Beschrieben werden die gefundenen Typologien der Aktuator-Schalhaut-Systeme, ihre verschiedenen Funktionsweisen, Anforderungen und geometrischen Gesetzmäßigkeiten. Anhand der Entwicklung eines Materialgefüges wird der Umgang mit dem systemimmanenten Widerspruch behandelt, dass ein adaptives Schalmaterial großen Frischbetondrücken widerstehen muss, gleichzeitig aber zur Umformung ‘weich’ zu sein hat.

Fundamentals of development for adaptive formwork for free formed concrete shells and walls
When it comes to construction of free form in situ cast concrete walls and shells, the manufacturing effort of the formwork dominates the overall production costs. Concrete shells are efficient structures by themselves but get expensive due to the reason stated above. An adaptable formwork, reusable and able to adjust computer controlled to various geometries will have positive impact on the realization of such in situ cast concrete forms. This paper gives insight into the DFG-promoted fundamental research results on adaptive two sided formwork systems. Found typologies of actuator and formwork surface will be described as well as their functionalities, requirements and geometrical principles. On the basis of the development of an adaptive formwork material, the authors describe how to cope with contradicting demands: An elastically defomable formwork material, capable to resist high fresh concrete pressures during casting at the same time.

In Stahl-Beton-Verbundträgern des Hochbaus treten Zugbeanspruchungen und Abhebewirkungen in der Verbundfuge zwischen Stahlträger und Betongurt in der Regel mit vergleichsweise kleinen Lastordinaten (verglichen mit der Abscherbeanspruchung) auf, sodass diese vertikal zur Verbundfuge wirkenden Beanspruchungen im Allgemeinen nicht bemessungsrelevant werden. Dies gilt allerdings nicht, wenn einzelne Verbundmittel oder Verbundmittelgruppen zur planmäßigen Verankerung von Zugkräften in Betongurten herangezogen werden. Während das Zugtragverhalten von Verankerungen mit konventionellen Verbundmitteln wie Kopfbolzendübeln bereits umfassend erforscht ist, fehlen entsprechende Untersuchungen und Tragmodelle für Verbunddübelleisten bislang. Dies gilt insbesondere für das Verankerungsverhalten von Verbunddübelleisten in schlanken und gerissenen Betongurten. Im vorliegenden Beitrag werden Zugversuche an puzzleförmigen Verbunddübeln in schlanken Betongurten beschrieben, bei denen neben verschiedenen Bewehrungsführungen insbesondere der Einfluss unterschiedlicher Längsspannungszustände (Längsdruck, Längszug und Rissbildung) im Betongurt untersucht wurde. Hierzu wurden eigene Versuchsstände entwickelt. Die durchgeführten Versuche wurden mithilfe eines dreidimensionalen, nicht linearen Finite-Elemente-Modells simuliert und analysiert. Abschließend wird ein Ingenieurmodell zur Berechnung der Bruchlast von einzelnen Verbunddübeln und Verbunddübelgruppen in bewehrtem und unbewehrtem Beton vorgestellt.

Anchoring behavior of composite dowels in slender concrete chords
Usually, lifting and tensile stresses between the steel profile and the concrete slab of steel-concrete composite beams are unplanned and have comparatively small load ordinates compared to the transferred shear forces. That is why, these vertically lifting forces are generally not relevant for the dimensioning of the composite joint. But, this does not apply if shear connectors are systematically used for the anchorage of tensile forces. While the anchorage behavior of conventional shear connectors, like headed studs, is already extensively studied, appropriate investigations on the anchorage behavior of composite dowels are lacking so far, especially for composite dowels in slender and cracked concrete chords. In this paper, the anchorage behavior of an innovative, puzzle-shaped composite dowel is investigated in cracked and uncracked concrete chords. Besides different arrangements of reinforcement, the influence of different longitudinal stress levels in the concrete slab (tensile stress, compressive stress) is explored, in particular. To this end, own test setups were developed. All tests were recalculated using a three-dimensional, nonlinear finite element model. Finally, an engineering model for the calculation of the load bearing capacity of single composite dowels and composite dowel groups in reinforced and unreinforced concrete is presented.

Die immer komplexere Konstruktionsweise von Neubauten einerseits und die alternde Infrastruktur andererseits erfordern in manchen Fällen eine dauerhafte Überwachung, um besondere Einwirkungen und gegebenenfalls Schädigungen rechtzeitig und genau zu erkennen. Hierfür ist eine Vielzahl von Methoden und Sensoren verfügbar. Das Portfolio weist aber insbesondere bei der Detektion langsamer, räumlich begrenzter Veränderungen Lücken auf. Hierfür sind bisher sehr aufwändige Untersuchungen oder Installationen notwendig.
In der vorliegenden Arbeit werden Sensoren und zugehörige Auswertemethoden für die Ultraschalltransmission vorgestellt, die sich für die zerstörungsfreie, dauerhafte Überwachung von Beton eignen. Direkt oder nachträglich in Betonkonstruktionen eingebaut, ermöglichen sie eine nicht nur lokale, sondern größere Raumbereiche umfassende Dauerüberwachung von Änderungen der Materialeigenschaften.
Das Prinzip der Ultraschalltransmission und die verschiedenen Einflussparameter werden vorgestellt. Zu letzteren gehören neben der Belastung und Schädigung auch Umweltparameter wie Temperatur und Feuchte. Verschiedene Methoden zur Datenanalyse, wie z. B. die Codawelleninterferometrie, ermöglichen eine Detektion kleinster Veränderungen. Die in den Beton einzubettenden Ultraschallsensoren werden vorgestellt und ihr Einbau und Betrieb beschrieben. Als Beispiele für Anwendungen werden Frost-Tauwechsel-Experimente im Labor, die Detektion von lokalen Lasten im Technikumsmaßstab und der Einsatz an realen Brücken diskutiert. Die Sensoren sind zum Teil bereits seit mehreren Jahren in Probeobjekte eingebettet und liefern zuverlässig wertvolle Daten.

Monitoring of concrete constructions by embedded ultrasonic sensors
Challenging new constructions and the ageing infrastructure are increasing the demand for permanent monitoring of loads and damages. Various methods and sensors are used for this purpose. But the technologies available today have difficulties in detecting slowly progressing locally confined damages. Extensive investigations or instrumentations are required so far for this purpose.
In this study we present new sensors and data processing methods for ultrasonic transmission, which can be used for non-destructive permanent monitoring of concrete. They can be mounted during construction or thereafter. Larger volumes can be monitored by a limited number of sensors for changes of material properties.
The principles of ultrasonic transmission and influencing factors are presented. This latter include load, damages as well as environmental parameters as temperature or moisture. Various methods for data processing, e. g. coda wave interferometry are introduced. They allow the detection of very small changes in the medium. The embedded sensors are shown including mounting and operation. Application examples so far include small scale laboratory freeze-thaw experiments, localizing loads in larger concrete models and monitoring load effects on real structures. Some sensors are operating already for several years.

Für die Beurteilung der Pumpbarkeit von Frischbeton existieren bislang keine normativen Regelungen, in denen die Anforderungen an seine rheologischen Eigenschaften festgeschrieben sind. Zur Prüfung der Pumpbarkeit von Frischbeton - vor allem auf der Baustelle - ist die Etablierung einfacher, robuster und dennoch aussagekräftiger rheologischer Messtechniken von elementarer Bedeutung. Im vorliegenden Beitrag werden die neuen prüftechnischen Ansätze für eine zielsichere Optimierung des Pumpens von Frischbeton vorgestellt. Insbesondere wird die Funktionsweise des sog. Gleitrohr-Rheometers (Sliding Pipe Rheometer, SLIPER) erläutert, mit dem Fördermengen, Druckverhältnisse und resultierende Bewegungszustände des Frischbetons in einer Betonförderleitung in guter Näherung quantitativ abgeschätzt werden können. Im Rahmen einer Parameterstudie werden die unter Verwendung von SLIPER erzielten Ergebnisse analysiert und mit denen eines stationären Betonviskosimeters verglichen. Es werden die ermittelten Zusammenhänge zwischen Rheologie und Pumpbarkeit sowohl von Normalbetonen als auch von Sonderbetonen (selbstverdichtender Beton (SVB) und hochduktiler Beton (SHCC)) dargestellt. Schließlich wird die Vorhersagefähigkeit des Pumpverhaltens von Beton auf der Basis der SLIPER-Untersuchungen durch Messung des Pumpdruckes unter Baustellenbedingungen validiert.

Testing pumpability of concrete - From laboratory into practice
In assessing concrete pumpability, there are still no norms or regulations providing guidelines with regard of fresh concrete's rheological properties. For testing concrete pumpability, especially on the construction site, the establishment of simple, robust but reliable testing techniques is of great importance. The paper at hand gives an overview of the new approaches in estimating pumpability of fresh concrete. In particular, the idea and working principle of the so-called Sliding Pipe Rheometer (SLIPER) are explained. Using SLIPER, pumping pressure vs. discharge rate relationships can be reliably estimated for various pipe lengths and diameters. A parameter study on the effect of concrete composition on its pumpability is also presented. The results obtained from the SLIPER tests are analysed and compared with those obtained during tests with a stationary concrete viscometer and testing using conventional, empirical tests. The correlations between the rheological properties according to the BINGHAM model and the pumpability of four various ordinary concretes and two high performance concretes (self-compacting concrete (SCC) and strain-hardening cement-based composite (SHCC)) are investigated. Finally, based on the investigations the predictive capacity of the SLIPER in respect of concrete pumpability is validated by measuring the discharge pressure under field conditions.

Ab Mitte des 19. Jahrhunderts bis zum Beginn des Ersten Weltkrieges wurden zahlreiche Bauwerke im neugotischen Stil ausgeführt. In der Neugotik wurden die gotischen Bauelemente mit den in der Gründerzeit geforderten Materialeinsparungen gebaut. Diese leichten und sehr dünnwandigen Gewölbe sind oftmals relativ anfällige Tragsysteme. Sie weisen systemimmanente Schadensbilder in Form signifikanter Rissbildungen in den Kappen und Bögen auf. In dem Forschungsprojekt Sicherung neugotischer Gewölbekonstruktionen werden die typischen Schadensbilder neugotischer Gewölbe mit dem Ziel analysiert, möglichst nachhaltige Sanierungsmaßnahmen zu finden. In diesem Rahmen wurden seit 2011 an einem ausgewählten Referenzbauwerk numerische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt.
Das dafür erstellte Geometriemodell der Finite-Elemente-Simulation basiert auf den Messdaten eines 3D-Laserscans, in dem alle Imperfektionen der Konstruktion enthalten sind. Für die Kalibrierung dieses numerischen Modells wurde das Systemverhalten im unkritischen Lastbereich mit einem Belastungsversuch experimentell untersucht. In diesem Beitrag werden der Projektrahmen sowie die Durchführung und Auswertung des Belastungsversuchs dargestellt. In weiteren Beiträgen werden die Übertragung geodätischer Messdaten in das numerische Modell und die Berücksichtigung der mit dem Belastungsversuch erzielten Ergebnisse innerhalb einer Simulation behandelt.

System analysis of Neo-Gothic vaults - Part 1: Preliminary investigations and experimental validation
From the middle of the 19th century until the beginning of World War I, many buildings were built in the Neo-Gothic style. In this period, Gothic elements were built regarding the former needs to save material. These lightweight and thin vaults are often relatively fragile support systems. They tend to show systemic damages in the form of significant crack patterns in the vault caps and arches. In the research project Preservation of Neo-Gothic vault structures, typical damages of Neo-Gothic vaulted structures are analyzed with the objective to find sustainable and rehabilitative measures. In this context, since 2011, numerical and experimental studies have been carried out on a reference structure. Measured values of a 3D laser scanning, including all the imperfections of the structure, provide the basis of the geometry model, created for the finite element simulation. The system behavior was studied experimentally in the non-critical load range with a load test for the calibration of this numerical model. In this paper, the project framework as well as the implementation and the evaluation of the load test are presented. In further papers, the transfer of the geodetic measurement data to the numerical model and the consideration of the load test results within a simulation will be addressed.

Die zuverlässige Bestimmung des elektrischen Widerstands von Beton, der mit verschiedenen dauerhaftigkeitsrelevanten Parametern korreliert, stellt sich am Bauwerk derzeit als große Herausforderung dar. Hierbei kommt üblicherweise das WENNER-Verfahren zum Einsatz, das aber aufgrund der Heterogenität von Stahlbeton, z. B. infolge Bewehrung und Feuchteunterschieden, zu Fehlinterpretationen führen kann.
Um der Heterogenität Rechnung zu tragen, wird ein neues Messverfahren angewendet, um die Verteilung des elektrischen Betonwiderstands im Beton zu ermitteln. Hierzu kommt die in der Geophysik entwickelte elektrische Widerstandstomografie zum Einsatz. Um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, muss das Verfahren an die Gegebenheiten von Stahlbeton angepasst werden. Zudem wird u. a. die bekannte WENNER-Elektrodenkonfiguration mit der Dipol-Dipol-Konfiguration verglichen und die Anwendbarkeit des Verfahrens an Stahlbetonprüfkörpern untersucht. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass das Verfahren an Stahlbeton anwendbar ist, wenn die Lage der Bewehrung und Randeffekte an der Betonoberfläche berücksichtigt werden.

Novel approach for determining the electrical resistivity of reinforced concrete
The electrical resistivity of concrete correlates with different durability related parameters. Due to the heterogeneity of reinforced concrete a reliable determination of the concrete resistivity at a structure is a challenging objective. The application of a WENNER probe in the area of reinforcement bars or moisture gradients can lead to misinterpretations.
In order to counteract the influence of heterogeneities the Electrical Resistivity Tomography, developed in geophysics, is applied to determine the distribution of the electrical resistivity in concrete elements. The method is adapted to the demands of reinforced concrete structures. The studies focus on a comparison between the WENNER electrode configuration, already known in civil engineering, and the dipole-dipole electrode configuration and highlight the applicability for reinforced concrete elements. The results show that the method is applicable on reinforced concrete if the position of the reinforcement as well as boundary effects are considered within the evaluation.

Kathodischer Korrosionsschutz (KKS) von Stahlbetonbauteilen ist gerade bei Parkbauten ein etabliertes Instandsetzungsverfahren. Dabei weist dieses Verfahren gegenüber einer herkömmlichen Instandsetzung (durch Entfernen des chloridbelasteten Betons) einige technische und wirtschaftliche Vorteile, aber auch Nachteile auf, welche bei der Wahl des Instandsetzungskonzeptes zu berücksichtigen sind. KKS ist dabei als “Allgemein anerkannte Regel” der Technik zu werten, auch wenn meist eine Zustimmung im Einzelfall erlangt werden muss.
Während es für die Anwendung bei Stahlbetonbauteilen in der Fläche oder an Stützen- und Wandfußbereichen zahlreiche Anwendungsbeispiele und Bemessungsregeln gibt, sind häufig besondere Konstruktionselemente oder Detailpunkte vorhanden, die eine Planung und Anwendung von der “Stange” unmöglich machen. Für einige dieser Detailpunkte werden Lösungsmöglichkeiten vorgestellt und diskutiert; u. a. der Schutz der unteren Bewehrungslage bei Trennrissen von Zwischendecken durch Installation des KKS-Systems auf der Oberseite der Decke. Weiterhin wird vorgestellt, wie Stützen, die statisch stark ausgelastet sind und einen hohen Schädigungsgrad der Bewehrung aufweisen, in einer Kombination aus Bewehrungsergänzung und KKS instand gesetzt werden können. Unzugängliche Bereiche können durch Stabanoden geschützt werden. Abschließend werden die Ausführung geschlitzter Anoden und der Umgang bei Einbauteilen vorgestellt.

Repairing of parking structure by using Cathodic Protection - Possible execution of complex points of detail
Cathodic Protection (CP) of reinforced concrete members is an established repair method in parking buildings. Compared to a traditional repair (by removal of the chloride-contaminated concrete) this corrosion protection concept has some technical and economic advantages but also disadvantages, which have to be taken into account at the choice of the repair concept and which also have to be discussed with the client. CP is as generally accepted rule technology, even though an approval in the individual case must be obtained mostly.
While there are numerous application examples and rules for the application on the surface of decks or on column and wall feet, special construction elements or points of detail are common in reinforced concrete members making a planning and application “off the peg” impossible. For some of these points of detail solutions are presented and discussed: this is on one hand protecting the rear reinforcement layer of false ceilings with separating cracks by installing the CP-system on the top of the ceiling. On the other hand is presented as columns with high static loads, which have a high degree of damage of the reinforcement, can be repaired using a combination of reinforcement addition and cathodic protection. Furthermore bar anodes can be used to protect inaccessible places. The CP of metallic installation parts have to be planned with a special attention on a proper current distribution. Here results of a sample are presented. Finally, the application of slotted anodes for the repair of underground car parks are presented. This design allows a CP repair without having to change the component dimension and applying an additional load.

Das Beschichten von Betonbauteilen ist seit Jahrzehnten ein allgemein anerkanntes Verfahren zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit der Konstruktion und zur Erhöhung des Verschleißwiderstands. In der Praxis können bei Beschichtungen nutzungsbedingt verschiedene Schadensbilder auftreten, die die Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks sowie dessen Dauerhaftigkeit einschränken.
Bei befahrbaren Beschichtungen ist die Verschleißbeanspruchung durch den Fahr- und Parkbetrieb die im Wesentlichen die Dauerhaftigkeit beschränkende Beanspruchung. Die Prüfung des Verschleißes von befahrenen Beschichtungen erfolgt zurzeit mit Verfahren, die die tatsächliche Beanspruchung derartiger Beschichtungen in Parkbauten nicht realitätsnah simulieren, da diese aus dem Bereich textiler Bodenbeläge bzw. Estriche entliehen sind. Die grundsätzliche Bewertung eines Beschichtungssystems auf Basis der derzeit für diese Bauteile genormten Prüfverfahren nach DIN V 18026 Oberflächenschutzsysteme für Beton aus Produkten nach DIN EN 1504-2 muss infrage gestellt werden, da zum einen die zu prüfenden Proben wesentlich vom vorgegebenen und üblichen Aufbau abweichen und zum anderen die im Rahmen der Prüfung angesetzten Beanspruchungen im Vergleich zur Praxis deutlich geringer sind. Dies wird durch die Erfahrungen der Praxis bestätigt, da es z. T. schon nach kurzer Nutzungszeit zu erheblichen Schäden durch Abnutzung kommen kann.
Um die notwendige Anwendungssicherheit zu schaffen, wird an der TU Kaiserslautern gemeinsam mit dem Projektpartner Bilfinger Construction GmbH in einem durch das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) geförderten Forschungsvorhaben ein neues Prüfverfahren qualifiziert, das in der Lage ist, Oberflächenschutzsysteme für den Anwendungsfall “befahrene Parkdecks” zielsicher zu bewerten.

Development of abrasion tests for surface protection systems close to reality
Coating of concrete components has been a generally approved method for ensuring the durability of constructions and to increase the abrasion resistance for decades. In practice, different types of damage can occur in coatings, which restrict the usability of buildings as well as their durability.
The factor limiting the durability of the coatings of parking decks is mainly the wear stress caused by driving and parking. The testing of wear caused by traffic is currently done with procedures that do not simulate the actual stress of such coatings in car parks. They are borrowed from the field of textile floorings or screeds. The suitability of surface protection systems with the standardized test methods has to be questioned, because the samples deviate importantly from the construction predetermined by the general building certificate of compliance. Apart from that the stress during the test procedure is less than the stress in practice. This is confirmed by practical experience, since considerable damage can be found in a short time of use.
To achieve the necessary application security, a new test method is qualified at the University of Kaiserslautern in cooperation with the project partner Bilfinger Construction GmbH. The research project, which is promoted by the Federal Office for Building and Regional Planning (BBR), is capable to unerringly assess surface protection systems for parking decks.

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden TiO2-haltige Gesteinskörnungen hergestellt und hinsichtlich der Festigkeit, des Polier- und Verschleißwiderstands sowie der Dauerhaftigkeit der photokatalytischen Eigenschaften optimiert. Sie werden auf die Fahrbahnoberfläche aufgebracht, um das durch die Abgase des Kraftfahrzeugs emittierte NOx möglichst schnell und effektiv abzubauen. Als Ergebnis kann festgestellt werden, dass mit dem erarbeiteten Verfahren ein langfristiger NOx-Abbau auf Asphaltstraßen durch den Einsatz des TiO2 mit photokatalytischen Eigenschaften erzielbar ist. Damit ist ein wichtiger Schritt hin zur Herstellung des umweltfreundlichen Straßenbelags mit photokatalytischem Stickstoffdioxidabbau vollbracht.

Environment-friendly road surface with photocatalytic decomposition of nitrogen dioxide
In the scope of this research project, variants of TiO2-containing aggregates were produced and optimized on their strength, polishing resistance, wearing resistance and the durability of the photocatalytic performance. The aggregates are spread on the road surface in order to decompose the emitted NOx in the exhaust gas of the vehicles as quickly and effectively as possible. From the results, it can be ascertained that a durable NOx degradation is achievable by using the TiO2 in the spreading materials on asphalt road surface following the developed procedure. Through this, an important step of building environment-friendly road surface with NOx elimination is taken.

Während im Automobil- und Flugzeugbau die beiden Hauptvorteile von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), hohe Festigkeit und geringes Gewicht, gut ausgenutzt werden können, kann man sich bei den Immobilien des Bauwesens zunächst nur die hohe Festigkeit von CFK zunutze machen. Auf der Suche nach Tragwerken, bei denen auch geringes Gewicht besonders hilfreich ist, stößt man schnell auf die weitgespannten, zugbeanspruchten und vorgespannten Flächentragwerke. In diesem Artikel soll das Potenzial von CFK-Zugelementen für Ringseildächer aufgezeigt werden. Dazu wird ein typisches Ringseildach mit Stahlseilen mit einem solchen mit CFK-Zugelementen verglichen und dabei auf den Einfluss der Eigenschaften verschiedener Kohlenstofffasern eingegangen. Es wird gezeigt, wie die Seilquerschnitte im Ringseildach mit dem Ersatz von Stahl durch CFK reduziert werden können, während die Verformung durch den Effekt der Vorspannung gleich bleibt. In einer Kostenabschätzung wird deutlich, dass die Leichtbaueigenschaften von CFK-Zugelementen trotz des höheren Materialpreises zu einer wirtschaftlichen Alternative für Ringseildächer führen können. Zuerst aber werden die bekannten Vor- und Nachteile von CFK zusammengefasst und ein Überblick über bereits gebaute Tragwerke gegeben. Am Schluss wird der Prototyp eines Ringseildachs, der am Institut für Bauingenieurwesen der Technischen Universität Berlin gebaut wurde, vorgestellt.

Spoke-wheel cable roof with CFRP tension members
While the automobile and aircraft industries take advantage of both of the two main characteristics of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), high strength and low weight, usually only one advantage of CFRP, namely high strength, is relevant in the construction industry. When looking for types of structures where the low weight is also of particular use, large-span, highly-tensioned and pre-stressed roof-structures quickly come to mind. In this paper, the potential of CFRP tension members used in a spoke-wheel cable roof is demonstrated by comparing a typical spoke-wheel steel cable roof with a corresponding roof structure with CFRP tension members. The structural influence of carbon fibers with different properties is investigated. Cost estimation shows that the structural properties of CFRP tension members may lead to a cost efficient alternative for spoke-wheel cable roofs despite of their higher material price. As an introduction the advantages and disadvantages of CFRP material are discussed and already existing CFRP cable structures are presented. At the end of the paper, a prototype of a spoke wheel CFRP cable roof, which was designed and built by the civil engineering institute of the Technical University of Berlin, is introduced.

Bauen mit massiven Brettsperrholzelementen (BSP-Elementen) gewann in den letzten Jahren an Bedeutung. Beginnend mit dem Einfamilienhausbau vor mehr als 15 Jahren wurden und werden mittlerweile immer größere Bauaufgaben angedacht und realisiert. Als Beispiele der aktuell größten Bauwerke in der Holz-Massivbauweise können der Murray Grove Tower und das Bridboard House - 2008 bzw. 2010 in London errichtet - angeführt werden. Die jeweils achtgeschossigen Bauwerke wurden komplett mit dem noch “jungen” Baustoff Brettsperrholz (BSP) realisiert.
Traditionell erfolgt die Berechnung von Deckenelementen aus BSP als einachsig gespannter Plattenstreifen. Damit kann allerdings nur die Haupttragrichtung der orthotrop wirkenden BSP-Platte erfasst werden. Um auch die Nebentragrichtung für die Bemessung zu nutzen, werden im vorliegenden Beitrag sämtliche Steifigkeitskennwerte von BSP-Platten erläutert. Damit können auch Sonderfälle wie Deckenaussparungen oder punktgestützte Platten, welche eine 2D-Plattenberechnung nach der orthotropen, schubnachgiebigen Plattentheorie (REISSNER-MINDLIN) erfordern, untersucht werden.

Two-axial load transfer of Cross-Laminated-Timber plates
In the last years building activity with solid Cross Laminated Timber (CLT) elements gained remarkable relevance. Starting with single family houses over 15 years ago medium and large sized building construction jobs are analysed and solved in the meantime. Two examples for large multi-storey houses with eight floors each, erected completely with CLT, can be cited here: on the one hand the Murray Grove Tower (2008) and on the other hand the Bridboard House (2010) - both realized in London. Structural design of these CLT-plates is performed traditionally as simply supported uniaxial plate. Only the stronger, more important main direction of CLT-plates, which is defined as the orientation of the outer layers, is treated by this assumption. In order to include the minor important orthogonal direction of CLT in a two dimensional plate theory all plate stiffness coefficients of CLT-plates are illustrated and discussed in the present paper. Consequently special cases as large cutouts in CLT-plates and column supported CLT-plates can be treated with the well known REISSNER-MINDLIN plate theory, which includes deformation due to bending and shear.

In den laufenden Forschungsprojekten des Fachbereichs “Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau” (kurz ITI) der Technischen Universität Wien (TU Wien) werden industriell erzeugte, schon seit Jahrzehnten bekannte Holzleichtbeton-Produkte, in denen organische Zuschlagsstoffe wie Hackschnitzel, Sägemehl, Holzwolle, etc. in Verbindung mit anorganischen Bindemitteln verwendet werden, als schubbeanspruchte Zwischenlage eingesetzt. Die Forschungsprojekte setzten sich zum Ziel, im Sinne der Entwicklung eines CO2-neutralen Gebäudesektors wirtschaftlich umsetzbare, emissions- und energieoptimierte Wand- und Deckensysteme in Holzleichtbeton-Verbundbauweise zu entwickeln und diese an Demonstrationsgebäuden (Neubau und Sanierung) umzusetzen. Bei den entwickelten Systemen werden Holzelemente verschiedener Bauart mit tragenden Holzleichtbeton-Elementen kombiniert. Angestrebt werden Wand- und Deckenbauteile mit guter Verbundwirkung sowie optimaler Zuordnung der Materialien entsprechend den Beanspruchungszonen im Verbundquerschnitt bei gleichzeitiger Berücksichtigung der bauphysikalischen Erfordernisse.
Die bisherigen Erfahrungen im ressourcenschonenden Bauen zeigen, dass der konstruktive Holzleichtbeton (HLB) in diesem Bereich eine Reihe interessanter Optionen aufweist [1]. Daher ist es vordringliches Ziel der Forschungsprojekte, aufbauend auf vorhandenen Grundlagen die Kenntnisse von wesentlichen Parametern der Materialeigenschaften zu erweitern.
Der vorliegende Beitrag wird nach einer Analyse der bisherigen Entwicklungen aufzeigen, wo technische Möglichkeiten bestehen, die verschiedenen Rohstoffketten über Verbundmaterialien zusammenzuführen. Basierend auf Versuchsergebnissen der durchgeführten Forschngsarbeiten werden die neuen innovativen konstruktiven Lösungsansätze ausführlich erläutert.

Resource-efficient lightweight wood-concrete composite constructions
In several research projects of the Department of Structural Design and Timber Engineering (ITI) at the Vienna University of Technology (VUT) industrial lightweight wood particle concrete products made of wood chips, pellet, sawdust, wood wool, etc. are applied as shear stressed intermediate layers in wall and floor systems with the purpose to develop energy and emission efficient economically feasible solutions as well as demonstrate their application in pilot projects (renovation of buildings and new construction). The developed systems combine variant types of timber elements with load-bearing lightweight wood particle concrete products. It was strived to achieve an optimized use of materials according to their mechanical properties and an adjusted allocation to the stress zones of the composite wall and floor elements while at the same time taking into account thermal and acoustic requirements.
Experiences in the field of resource efficient building construction show that lightweight wood particle concrete for structural construction holds a number of interesting prospects [1]. Therefore, it is a main aim of the research projects, based on existing investigations, to gain broader knowledge of the key parameters of the material lightweight wood particle concrete.
This article gives an insight into previous developments and presents technical options to bring together raw material chains in composite elements. The developed innovative constructive concepts are, comprehensively described based on the results of the research projects.

Eine Bucketgründung besteht aus einem oder bei aufgelösten Gründungsstrukturen aus mehreren oben geschlossenen Stahlzylindern, welche offshore mittels Abpumpen von Wasser und damit durch Realisierung eines Unterdrucks in den Baugrund bzw. Seeboden eingebracht werden. Diese Installationsmethode, derentwegen auch die Bezeichnung Suction Bucket für dieses Gründungselement verwendet wird, benötigt relativ wenig Aufwand und vermeidet Rammschallemissionen, weshalb die Bucketgründung eine interessante Alternative zu herkömmlichen Offshoregründungen mit Rammpfählen darstellt. Allerdings muss der Installationsvorgang genau berechnet und kontrolliert werden, um einen hydraulischen Grundbruch, Schalenbeulen oder unzulässige Schiefstellung zu vermeiden. Überdies bestehen hinsichtlich des Tragverhaltens von Bucketgründungen insbesondere unter transienten oder zyklischen Belastungen noch offene Fragen. In dem Aufsatz werden Methoden zur Prognose der Eindringwiderstände bei der Installation vorgestellt und beispielhaft für typische Baugrundverhältnisse in der deutschen Nordsee angewandt. Außerdem werden die spezifischen Anforderungen an das Tragverhalten von Bucketgründungen für Offshore-Windenergieanlagen beschrieben und die diesbezüglichen Kenntnisse, aber auch die noch vorhandenen Kenntnislücken dargestellt. Abschließend werden die Grundzüge eines Dimensionierungskonzepts für Bucketgründungen von Offshore-Windenergieanlagen vorgestellt und die diesbezüglich noch offenen Fragen diskutiert.

Installation and bearing behaviour of bucket foundations for offshore structures
A bucket foundation consists of one or, in case of a jacket or tripod structure, of three or four steel cylinders with a steel lid on top, which is installed offshore by pumping water and thus inducing underpressure below the lid. This installation method, which is the reason for the often used term 'suction bucket', is rather simple and avoids driving noise emissions. This makes it an interesting alternative to usual offshore foundations with driven piles instead of buckets. However, the installation process must be accurately calculated and controlled to avoid hydraulic failure, buckling and inadmissible rotations. Moreover, open questions regarding the bearing behavior of bucket foundations particularly under transient or cyclic loads exist. The paper firstly presents methods for the prediction of penetration resistances during installation and applies them exemplarily for typical soil conditions of the German North Sea. Secondly, the specific requirements on the behavior of buckets for offshore wind energy converter foundations are described and the respective state of knowledge is outlined. Finally, the basics of a general design concept for buckets as foundation elements of offshore wind energy converters are presented and open questions are discussed.

Das Primärziel der vorliegenden Studie besteht darin, den Einfluss des nichtlinearen Materialverhaltens von Gründungspfählen auf die Pfahl-Boden-Interaktion zu untersuchen. Dies ist ein Aspekt, der bisher nicht eingehend für Stahlbetonpfähle (RC) erforscht worden ist. Aus diesem Grund wurde ein umfassendes Versuchsprogramm mit RC- und stahlfaserverstärkten RC-Modellpfählen geplant und durchgeführt. Basierend auf Vorkenntnissen zu stahlfaserverstärkten biegebewehrten Modellpfählen (WS-SFRC) wurde der Stahlfasergehalt auf 1 % festgelegt. Vor den Versuchen zur Pfahl-Boden-Interaktion wurden Biegeversuche durchgeführt, um die Moment-Krümmungs-Beziehung (M-&PHgr;) der Modellpfähle zu erhalten. Die Wirkung der Pfahlbiegesteifigkeit (EI) auf die p-y-Kurven wurde in der Analyse sorgfältig geprüft. Der Einfluss der Belastungsgeschwindigkeit sowie der Axiallast auf die Pfahl-Boden-Interaktion wurde ausgewertet. Es wurde erkannt, dass die Axiallast die Pfahl-Boden-Reaktion des RC-Pfahles signifikant erhöht. Die Belastungsgeschwindigkeit beeinflusst die p-y-Kurve des RC-Pfahles erheblich, während sie geringere Auswirkungen auf die p-y-Kurve des stahlfaserverstärkten RC-Pfahles hat. Eine neue Methodik zur Verbesserung des etablierten Verfahrens zur p-y-Kurvenermittlung wird präsentiert, welche die Parameter für die Pfahlflexibilität in die p-y-Kurvenermittlung integriert.

Nonlinear p-y relationships of reinforced concrete and steel fiber added reinforced concrete piles in medium dense sand
The primary goal of this study is to investigate the influence of nonlinear pile material behavior on soil-pile interaction (SPI), an aspect of SPI which was not studied extensively for reinforced concrete (RC) piles. For this purpose a model pile test program was implemented, which involved testing of RC piles and RC with steel fiber piles. The steel fiber ratio by volume was decided as 1 % based on previous experience. Prior the model pile tests, bending tests were made on flexural elements to obtain the moment-curvature relationship of piles. Therefore, the influence of pile bending stiffness was taken into consideration in the p-y curve analyses. The effects of loading rate and axial load on soil-pile interaction were evaluated. It is concluded that axial load significantly increases the soil-pile stiffness of the RC pile. Rate of loading considerably alters the p-y curve of RC pile whereas it slightly influences the p-y curve of RC with steel fiber pile. A new methodology to improve currently accepted p-y curve establishment procedures is suggested by incorporating pile flexibility parameters into the formulation.

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.

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.

Mit der Forschungsplattform FINO 1 in der Nordsee werden seit 2003 Daten über Wind und Seegang für den Standort des ersten deutschen Offshore-Windparks alpha ventus gesammelt. An weiteren Standorten in Nord- und Ostsee wurden seither mehrere Forschungsstationen mit ähnlicher Zielstellung installiert. Damit liegen langjährige Datenbanken über maßgebende Einflussgrößen im Offshore-Bereich vor, die im Rahmen eines Verbundforschungsvorhabens gezielt wissenschaftlich ausgewertet werden. Windlasten werden auch für die Offshore-Standorte normenkonform nach validierten Windlastmodellen bestimmt. Der Seegang hingegen wird zumeist rechnergestützt simuliert und die maßgebenden Parameter wie Wellenhöhe, -periode sowie Wellen- und Strömungsrichtung somit abgeschätzt. Mit den Messstationen in Nord- und Ostsee ist es möglich, Einwirkungsparameter aus Wind und Seegang messdatenbasiert zu analysieren. In diesem Beitrag werden die Herangehensweise und die verwendete Methodik der durchgeführten Analysen getrennt für den Wind und den Seegang beschrieben. Die nach der Auswertung verfügbaren Ergebnisse werden mit den nach nationalen und internationalen Regelwerken anzusetzenden Größen qualitativ und quantitativ verglichen und daraus Empfehlungen für die praktische Umsetzung abgeleitet.

Measurement based recommendations of wind and wave parameters for the design of offshore wind turbines
At the research platform FINO 1 near the first German offshore wind farm alpha ventus wind and wave data are collected since 2003. With a similar objective several research platforms have been installed at other locations in the North and Baltic Sea. Based on the extensive measurements at these platforms a long-term database of significant parameters was created. These parameters are scientifically analyzed in a joint research project. Currently, wind loads at offshore locations are determined according to predefined wind load models from standards. However, sea state usually is simulated by computer and significant parameters such as wave height, wave period as well as the direction of wave and sea current are estimated. But now, based on this pool of data it is possible to analyze the load parameters from wind and sea state more reliable. Within this paper the approach and methodology of these analyzes are described separately for wind and sea state. The outcomes are compared qualitatively and quantitatively with equivalent parameters in standards and recommendations for the practical implementation are given.

Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) sind den Beanspruchungen aus Wind, Seegang und Anlagenbetrieb ausgesetzt. Während ihrer Lebensdauer treten umweltbedingte veränderliche Einwirkungen auf, die zu zyklischen Beanspruchungen der Tragstruktur führen. Bei OWEA mit Jacket-Unterstrukturen sind im Rahmen der Tragfähigkeitsanalyse vor allem die axial beanspruchten Gründungspfähle und die ausbetonierten Rohr-in-Rohr-Steckverbindungen zwischen Jacket und Gründungspfahl (sogenannte Grouted Joints) relevant.
In diesem Beitrag werden die Jacket-Unterstruktur und die Pfahlgründung einer OWEA mit probabilistischen Methoden untersucht. Die dafür verwendeten methodischen Ansätze und Verfahren zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Gründungselementen werden beschrieben. Als Eingangswerte werden die aus Messwerten abgeleiteten Auftrittswahrscheinlichkeiten von Wind und Seegang verwendet. Zur Beschreibung der Bodentragfähigkeit gehen probabilistische Modelle ein. Die Ergebnisse der zuverlässigkeitstheoretischen Analyse werden zu den üblichen Berechnungen nach aktuellen nationalen und internationalen Regelwerken in Bezug gesetzt. Aus diesem qualitativen und quantitativen Vergleich resultieren Empfehlungen für die probabilistische Bemessung von Offshore-Gründungen.

Safety aspects for support structures of offshore wind turbines
Offshore wind turbines (OWT) are subjected to loads induced by wind, sea and operation. During their life-time environmental varying impacts occur, which lead to cyclic loading of the support structure. Within the structural analysis of OWTs with jacket substructures, especially the proofs of the ultimate limit state for the axially-loaded foundation pile and for the grouted pile-in-sleeve connection between jacket and foundation pile (so-called grouted joints) are relevant.
In this paper the jacket substructure and the piled foundation of an OWT are investigated by applying probabilistic methods. The methodical approaches and procedures to determine the load-bearing capacity of the foundation are described. Input values for the environmental impacts of wind and sea are taken into account by their probability distributions. The stochastic pile bearing capacity is derived by applying probabilistic models. The result of the reliability-based analysis is compared to the structural analysis as stated in valid standards, and derived recommendations are given for the probabilistic design of offshore foundations.

Grouted Joints sind Rohr-in-Rohr-Steckverbindungen, die typischerweise beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen verwendet werden. Sie verbinden beispielsweise die gerammten Gründungspfähle mit dem aufgehenden Teil der Unterstruktur bei allen bislang in Deutschland verwendeten Bauarten vom Monopile bis zum Jacket. Der Ringspalt zwischen den Rohren unterschiedlichen Durchmessers, der zum Ausgleich von Exzentrizitäten und Schiefstellungen aus dem Rammprozess erforderlich ist, wird auf hoher See mit einem hochfesten Feinkornbeton (Grout) verfüllt, um eine kraft- und formschlüssige Verbindung herzustellen.
In diesem Fachaufsatz wird auf den Stand der Normung, auf die ausführungsbedingten Besonderheiten und den Verfüllvorgang selbst eingegangen. Aufgezeigt werden die Anforderungen an die Materialeigenschaften zur Sicherstellung eines störimgsfreien Verfüllvorgangs. Weiterhin wird der Ausführungsprozess analysiert, um mögliche Fehlerfaktoren ausfindig zu machen. Es werden zwei Ansätze zur experimentellen Simulation von Verfüllvorgängen im Labor- und im Großmaßstab vorgestellt. Daraus können Erkenntnisse bezgl. der Fließwege des Materials im Ringspalt hergeleitet werden. Weiterhin werden Ergebnisse zur Materialdruckfestigkeit, die aus Proben aus solchen Verfüllversuchen gewonnen wurden, diskutiert.

Influences of in situ production of grouted joints on aspects of structural safety
Grouted joints represent tube-in-tube connections which are typically used for the construction of offshore wind turbines. These connections connect, for example, the driven pile to the topside of the substructure of all constructions used in Germany up to now, from monopiles to jacket substructures. The gap between the tubes of different sizes is later filled with a high-performance grout to secure a force- and form-fitting connection. These connections compensate the tolerances caused by the pile-driving process.
This scientific paper shows the regulations used for grouted joints and the special characteristics of the filling process itself. The requirements of the material behavior of grout to secure an undisturbed filling process are also shown. Furthermore, the erection process and possible failures during this process are analyzed. Two approaches for the experimental simulation of the filling process are shown in laboratory scale and in real scale. Hence, new results considering the flow behaviour of grout materials in the gap of grouted joints can be derived. Finally, results of these filling tests considering the compressive strength are shown and discussed.

Wenn repräsentative Bauwerke wie Botschaften und Flughäfen außergewöhnlichen Lasten aus Explosion ausgesetzt sind, dann kann das Ausmaß des zu erwartenden Schadens aus einer solchen Belastung durch den Einsatz von energiedissipierenden Schutzbauteilen in der Fassadenverankerung begrenzt werden. Bisher ist über das Tragverhalten solcher Schutzbauteile wenig bekannt. In diesem Aufsatz werden Konstruktion und Wirkungsweise einer Verankerung für vorgehängte Fassaden vorgestellt, die in der Lage sind, einen Teil der Stoßenergie über Verformung eines Crashmaterials zu dissipieren. Versuche an einer bauteilähnlichen Konstruktion liefern Informationen über das Tragverhalten der Fassadenverankerung, insbesondere bei dynamischen Belastungen. Aus den Ergebnissen wird ein Konzept für die Vordimensionierung der vorgestellten Schutzbauteile abgeleitet.

Energy dissipating protective component for façade connectors of buildings under impulsive blast loads using crash material
In the past few years public awareness of the need to protect structures against blast effects has risen. Blast wave energy is transmitted to the supporting structure by its façade connectors. Energy dissipating protective components placed at the connectors allow protecting people in the building as well as the primary building structure from damage. In this paper we present a protective component that dissipates blast energy by crash material. The report explores the system's fundamentals of operation from an experimental point of view. The results of dynamic tests are the basis of a design concept for the protective components.

Die Forderung, für repräsentative Bauwerke wie Botschaften und Flughäfen auch außergewöhnliche Lasten aus Explosion zu berücksichtigen, wurde in jüngerer Vergangenheit zunehmend gestellt. Das aufgrund dieser Lasten zu erwartende Schadensausmaß kann durch den Einsatz von energiedissipierenden Schutzbauteilen in der Fassadenbefestigung begrenzt werden. Die Dissipation der Explosionsenergie in den Schutzbauteilen kann beispielsweise über ein Crashmaterial erfolgen. In diesem Aufsatz werden Untersuchungen an zementgebundenen Materialien, die diesem Zweck dienen sollen, vorgestellt. Der Einfluss unterschiedlicher Zusätze auf die für ein Crashmaterial maßgebenden Eigenschaften wird in einer Parameterstudie untersucht. Als besonders geeignet wird ein Material identifiziert, bei dem die Zugabe eines Gasbildners das Matrixgefüge im Hinblick auf das gewünschte Kraft-Verformungs-Verhalten positiv verändert. Dynamische Versuche mit diesem Material geben Aufschluss über dessen Komprimierungsverhalten bei hohen Stauchraten.

Cementitious crash material for façade connectors of buildings under impulsive blast loads
In the past few years public awareness of the need to protect structures against blast effects has risen. Energy dissipating protective components placed at the façade connectors allow protecting people in the building as well as the primary building structure from damage due to blast loads. One possibility to dissipate the blast energy is using protective components with crash material. This paper presents tests on cementitious crash materials studying the effect of different additives to the compression-behavior of the material. Additional experiments enable analyzing the material behavior under static and dynamic test conditions.

Durch ihre Position im Bauwerk werden Fahrbahnübergangskonstruktionen an Brücken hochdynamisch belastet. Zudem treten in den letzten Jahren aufgrund der Altersstruktur vermehrt Sanierungen in den Vordergrund. Ziel des Forschungsprojektes EVAF - Entwicklung verschleißarmer Fahrbahnübergänge - ist es, ausgehend von einer Analyse der Einwirkungen und der daraus resultierenden Schäden, Lösungsansätze für robuste, wartungsarme bzw. mit geringem Aufwand instand zu setzende Technologien für Fahrbahnübergangskonstruktionen zu finden. Das Projekt wird in einer Auftragnehmergemeinschaft von der MAGEBA GmbH, der Universität für Bodenkultur (BOKU) und vom Austrian Institute of Technology (AIT) durchgeführt.
In einem ersten Beitrag wurden die Ergebnisse der Schadenserhebung und Sensitivitätsanalysen an Fahrbahnübergangskonstruktionen (FÜK) gezeigt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse der mobilen Datenerfassung von FÜK sowie der Analyse dynamischer Einwirkungen durch Fahrbahnunebenheiten vor.

Development of low-wear road expansion joints - Research project EVAF - Mobile collection of data - Analysis of dynamic impacts
Road expansion joints are dynamically high loaded structural elements due to their exposed position. Repair and maintenance actions on road expansion joints have become more and more important over the last years. Goal of the research project EVAF - Development of low-wear road expansion joints - is, based on analysis of the impact and resulting damages, the development of solutions for robust and low-maintenance road expansion joints. The project is carried out in collaboration between the industrial partner Mageba and the research partners AIT (Austrian Institute of Technology) and the University of Natural Resources and Life Sciences in Vienna.
A first publication about the project in this journal showed the results of damage evaluation and sensitivity analysis. This publication presents the results from the mobile collection of data and the numerical evaluation of the dynamic impact on road expansion joints.

Verkehr ist ein wesentlicher Bestandteil einer modernen Gesellschaft. Der Transport von Waren auf der Straße stellt den mit Abstand größten Teil der Verkehrsleistung dar, sodass dieser jederzeit durch geeignete Verfahren, auch unter ungünstigen Wetterverhältnissen in den Wintermonaten, aufrecht zu erhalten ist. Eine Möglichkeit ist die Temperierung von Asphaltbefestigungen mithilfe eines Fluids, wodurch den maßgebenden Unfallursachen im Winter, wie beispielsweise Glätte durch Regen/Schnee/Eis, die einen erheblichen volkswirtschaftlichen Schaden durch Verkehrsbehinderung verursachen, entgegengewirkt wird.
Die gezielte Temperierung der Asphaltbefestigung in den Wintermonaten ist keine neue Erfindung. Derzeit wird die Temperierung üblicherweise mittels eines in die Asphaltbefestigung eingebauten Rohrregisters, welches von einem Fluid durchflossen wird, ermöglicht. Doch haben Rohrsysteme im Asphalt Nachteile in der Verarbeitung und in ihrer wirtschaftlichen Bereitstellung. Daher wurde in den vorliegenden Untersuchungen der Einsatz einer offenporigen Asphaltzwischenschicht, die ähnlich dem o. g. Konzept von einem Fluid zwecks Temperierung durchflossen wird, grundlegend betrachtet. Hierbei wurde insbesondere der Einsatz synthetisch gebundener Zwischenschichten untersucht. Gegenstand der Untersuchungen sind neben der bautechnischen Umsetzbarkeit derartiger Zwischenschichten auch Aspekte hinsichtlich der Dauerhaftigkeit, des Verformungsverhaltens, der Wasserdurchlässigkeit und der thermischen Wirksamkeit des Konzeptes.

Application of porous interlayer for targeted road temperature control
Traffic is an essential component of modern society. The transportation of goods on roads represents by far the biggest part of the traffic capacity; as a result, this must always be maintained through appropriate procedures, also under unfavourable weather conditions in the winter season. One possible way is the temperature control of the surface with a kind of liquid. With this method, the decisive accident causes in winter, such as slipperiness through rain, snow and ice, which result in great economic damage through hindering the transport, can be counteracted. The conception of temperature control on asphalt road is not brand-new. At the moment, the temperature control is typically achieved by installing tubes assembly, in which a kind of liquid flows. However, the tube system has disadvantages in fabrication and the economical provision. Therefore in this research the concept of porous asphalt interlayer was considered, which is similar to the above method flow through with a liquid. Apart from the porous asphalt interlayer, further applications with polyurethane binding interlayer were investigated. Objects of the investigation were the construction practicability of this porous interlayer and the aspects of durability, deformation behavior, water permeability and the thermal effectiveness of this concept.