A concrete interface is a material discontinuity that requires special care with respect to structural design and assessment. Therefore, the definition of design expressions based on experimental testing data must ensure the necessary reliability depending on the type of structure and its use. The present work describes a new proposal for the design of concrete interfaces subjected to shear loading for different roughness profile types. The proposal is characterized by three linear branches (for monotonic loading) and an S-N curve (for cyclic loading) and is the result of a parametric analysis of existing experimental data (obtained by the authors and also from an extensive literature search) based on statistical and probabilistic methods. Design expressions were defined in order to minimize the dispersion and variability of the safety factor values for each experimental test considered and also to assure that those values are within a target range (defined according to reliability considerations). These improvements became clearer when the new proposal was compared with the most common design code recommendations.

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Bei der Modernisierung bzw. Instandsetzung baulicher Anlagen stellt sich häufig die Frage nach der tatsächlichen Tragfähigkeit der bestehenden Bauteile und dem damit im Zusammen-hang stehenden Umfang erforderlicher Verstärkungs- und Sanierungsmaßnahmen. Für eine sinnvolle und wirtschaftliche Planung kann daher die Qualität und die Realitätsnähe der Bestimmung von Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit eine große Bedeutung erlangen. Der Einsatz herkömmlicher, einfacher Ingenieurmodelle stößt dabei mit zunehmender Komplexität der Struktur sehr schnell an Grenzen und kann zu unwirtschaftlichen Ergebnissen führen. Der vorliegende Beitrag zeigt am Beispiel der Natursteinmauerwerkstützen des Berliner Olympiastadions einen Weg, die Tragfähigkeit einer bestehenden Mauerwerkstruktur durch die Kombination von gezielter Zustandsaufnahme sowie Materialprüfung mit modernen, vorwiegend zerstörungsfreien Prüfmethoden und dem Einsatz eines darauf abgestimmten, leistungsfähigen und wirklichkeitsnahen Berechnungsmodells zuverlässig bestimmen zu können. Dabei zeigt sich, daß die realitätsnahe rechnerische Bewertung der Versagenslast und der zugehörigen Versagensmechanismen die Einbeziehung des nichtlinearen Spannungs- Verformungs-verhaltens des Mauerwerks erforderlich macht. Das nichtlineare Materialverhalten wurde mit einem in das Finite-Element-Programm ANSYS® implementierten elastoplastischen 3D-Materialmodell für Mauerwerk erfaßt. Damit wurde es möglich, den Spannungs- und Verformungszustand der Mauerwerkstruktur sehr realitätsnah abzubilden und die Standsicherheit sowie die Gebrauchstauglichkeit der Stützenstruktur unter Einbeziehung der Lastgeschichte plausibel nachzuweisen.

Tunnel sind neben den Brückenbauwerken die teuersten Anlagenteile einer Straße, und zwar nicht nur hinsichtlich der Erstinvestitionen für den Bau, sondern auch hinsichtlich der späteren Betriebs-, Unterhaltungs- und Erhaltungsaufwendungen. Aufgrund der erheblichen Zunahme von Tunnelbauwerken im Zuge von Bundesfernstraßen hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen in den letzten Jahren die wesentlichen Anforderungen an die Gebrauchstauchlichkeit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit sowie den späteren Betrieb und die Erhaltung dieser Bauwerke in verschiedenen Regelwerken zusammengestellt, um die zur Verfügung stehenden knappen finanziellen Mittel effektiv einsetzen zu können. Insgesamt 162 Straßentunnel mit einer Gesamtröhrenlänge von 122,4 km sind zur Zeit im Zuge von Bundesfernstraßen in der Baulast des Bundes unter Verkehr. Ende 1999 waren bei den Straßenbauverwaltungen der Länder weitere 38 Tunnel in Bau, 47 Tunnel in Planfeststellungsverfahren oder in der Phase der Bauvorbereitung und 55 Tunnel in der Vorplanung.

Ausgangspunkt ist die bereits weitverbreitete Wiederverwendung von Bauabbruchmaterialien im Bauwesen, vor allem als Kiesersatz im Verkehrswegebau. Am Beispiel des aufbereiteten Betonabbruchs wurde das prinzipielle technische Verhalten einer granularen Mischung unter Verwendung geotechnischer Methoden untersucht. Der Einfluß auf die relevanten Parameter wurde aufgezeigt und ein Vergleich mit den im Straßenbau bisher üblichen granularen Materialien wie Rundkies, Brechschotter angestellt. Ziel ist ein Vorschlag für eine verbesserte Dimensionierung eines Straßenaufbaus mit Beton-Recycling-Material. Dazu wird ein Materialkoeffizent vorgeschlagen, der im Rahmen der Schweizer Vorschriften berücksichtigt werden kann.

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Presently, numerical analysis of the finite element method and small-scale tests are commonly adopted in researches on the shear behaviour of girders with corrugated steel webs, but these two methods are unable to deal well with the effects of construction flaws in actual structures. Besides, in the case of girders with trapezoidal corrugated webs, most studies took steel I-shaped specimens with vertical webs and thin flanges as research objects, and these cannot represent girders with inclined webs or composite flanges. Therefore, a full-scale corrugated steel web girder with inclined flanges was tested. The failure mode and shear strength of the girder were investigated. The results show that the shear resistance of flanges should not be ignored. Out-of-plane deformation develops in the web from the start of loading owing to initial geometric imperfections, and buckling failure occurs in areas where out-of-plane deformation develops fastest.

Scherverhalten von Balken mit Stegen aus Trapezblech - eine experimentelle Studie.
In Forschungsarbeiten zum Scherverhalten von Balken mit Trapezblechstegen kommen gegenwärtig üblicherweise numerische Analysen mit der Finite-Elemente-Methode und kleinmaßstäbliche Versuche zur Anwendung. Allerdings können diese beiden Methoden kaum die Auswirkungen von Konstruktionsfehlern in realen Tragwerken berücksichtigen. Außerdem wurden in den meisten Studien an Balken mit Trapezblechstegen Doppel-T-Träger mit senkrechten Stegen und dünnen Flanschen als Forschungsobjekte verwendet, die ungeeignet sind, Balken mit geneigten Stegen oder Verbundgurten zu repräsentieren. Deshalb wurde ein Balken mit Trapezblechsteg und geneigten Flanschen im Originalmaßstab geprüft. Untersucht wurden der Versagensmodus und die Scherfestigkeit des Balkens. Die Ergebnisse zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit der Flansche nicht vernachlässigt werden darf. Die Out-of-Plane-Verformung beginnt aufgrund anfänglicher geometrischer Unvollkommenheiten mit der Belastung des Stegs. Knickversagen tritt in denjenigen Bereichen auf, in denen die Out-of-Plane-Verformung am schnellsten fortschreitet.

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Mit elementaren Betrachtungen wird das komlexe Tragverhalten der nunmehr bereits 115 Jahre dem Verkehr dienenden Brooklyn-Brücke über den East River aufgezeigt. Dabei ist zu bedenken, daß beim Baubeginn im Jahr 1869 die Theorie 2. Ordnung, welche die Kabelverformung erfaßt, noch nicht bekannt war.

Persönliches:
Fritz Wenzel (1930-2020)

Nachrichten:
Additive Fertigung: Neues Laboratorium kann Beanspruchungen von Bauteilen realitätsnah simulieren

Veranstaltungen:
Symposium IngD4C am 24. November in Berlin + online: Klimaschutz, Ressourceneffizienz und wie weiter?

Zuschriften:
Ergänzende Erläuterungen zu den technischen Risiken bei der Anwendung des Instandsetzungsprinzips W-Cl

In den letzten 15 Jahren entstanden in den neuen Bundesländern eine große Anzahl interessanter und innovativer Brückenbauwerke. Anhand einiger ausgewählter Beispiele wird aufgezeigt, daß von einer neuen Generation von Brückenbauern im Rahmen des vordringlichen Ausbaus des Straßenverkehrsnetzes viele Brücken errichtet wurden, die etwas völlig Neues vom Tragsystem her darstellen, bei denen neuartige Baustoffe zur Anwendung kamen oder deren Abmessungen bisherige Dimensionen weit übertreffen.

Das Bauen auf weichen organogenen Böden stellt in bezug auf die Beurteilung des Bauwerk-Baugrund-Wechselverhaltens immer besondere Anforderungen an den Geotechniker. In den meisten Fällen kann dabei das Bauwerk und seine Gründung bei bekannten Materialeigenschaften und einer somit möglichen Prognose hinsichtlich seines Verformungsverhaltens für die vorhandenen Untergrundverhältnisse bemessen werden. Beim Bau des neuen Containerterminals Altenwerder in Hamburg wird auf einer ca. 30 ha großen Grundfläche ein bis zu 31 m hoher Erdwall (Volumen 3 Mio. m3) aus und auf Weichböden errichtet. Bei diesem Bauvorhaben bestand bereits zu Baubeginn die Forderung, die Bauzeit von anfänglich mehr als 4 Jahren auf weniger als 3 Jahre zu verkürzen. Mit Blick auf die Standsicherheitssituation wurde die Beobachtungsmethode nach DIN V 1054-100 angewendet. Anhand der dabei baubegleitend ermittelten Verformungen und Porenwasserdrücke wurden ständig aktualisierte und optimierte Standsicherheits- und Verformungsbetrachtungen nach der Finiten-Elemente-Methode durchgeführt und so die Aufhöhungsgeschwindigkeit des Erdwalls gesteuert.

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Die Bemessung von Anschlüssen und Verbindungen unter vorwiegend ruhenden Beanspruchungen ist in Teil 1-8 des Eurocode 3 geregelt, dessen deutsche Fassung als DIN EN 1993-1-8 im Juli 2005 veröffentlicht wurde. Neben Bemessungs- und Konstruktionsregeln für elementare Verbindungsmittel wie Schrauben, Nieten, Bolzen und Schweißnähten, wird in DIN EN 1993-1-8 auch die Klassifizierung und Berechnung von geschraubten Stirnplattenverbindungen sowie die Bemessung von Hohlprofilknoten geregelt.
In dem vorliegenden Beitrag werden zum einen die grundlegenden Bemessungs- und Konstruktionsregeln für geschraubte Anschlüsse und Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8 vorgestellt und zum anderen die Klassifizierung und Berechnung von Stirnplattenverbindungen nach der Komponentenmethode erläutert.

Bolted joints and connections according to Eurocode 3.
The German version of Eurocode 3 part 1-8 was published in July 2005 as DIN EN 1993-18 and provides design and construction rules for bolted joints and connections under static loads. Furthermore, DIN EN 1993-1-8 provides detailed application rules for the classification and the design resistance of end plate connections and for the design resistance of hollow section joints.
The present paper gives an overview on the basic design and construction rules for bolted joints according to DIN EN 1993-1-8 and explains the basic principles of the component method.

Das probabilistische Bemessungsverfahren für Stabtragwerke geht aus der Deformationsmethode nach der Theorie 2. Ordnung hervor und bewahrt die auf dem Gleichgewicht der Kräfte und Drehmomente beruhende Praxis. Die Approximation zufälliger Lasten durch Hermitesche Polynome normalverteilter Zufallsgrößen führt mittels Galerkin-Projektion auf ein lineares Gleichungssystem. Es beruht auf der Elastizitätsgleichung der deterministischen Deformationsmethode und muss iterativ behandelt werden. Das Verfahren lässt sich formalisieren und liefert die Versagenswahrscheinlichkeit mit einem im Berufsalltag des Bauingenieurs vertretbaren Aufwand. An Hand des Querschnittsversagens wird gezeigt, in welcher Hinsicht die probabilistische Analyse das mit Beiwerten arbeitende Sicherheitskonzept erweitert.

Die Mechanismen und Einflußgrößen zum Tragverhalten von Seilklemmen sind weitgehend unbekannt, und die vorhandenen Regelungen in der aktuellen Normung erfassen ihr Tragverhalten lediglich in Ausnahmefällen. Seilklemmen sind meistens keine standardisierten Bauteile, da die Einsatzbedingungen von Fall zu Fall stark variieren, so daß sie in der Regel für jedes Bauwerk neu entworfen und in ihrer Tragfähigkeit untersucht werden. Auf der Grundlage zahlreicher Bauteilversuche, Untersuchungen mit Finiten Elementen und analytischen Ansätzen werden die Einflüsse auf das Tragverhalten, Erkenntnisse über die Größe des Klemmkraftbeiwerts, der dauerhaft vorhandenen Klemmkraft und des Reibbeiwerts dargestellt, die dem Entwurf und der Dimensionierung von Seilklemmen dienen.

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