Es werden Berechnungshilfen für die Ermittlung von Schnittmomenten infolge Staplerverkehr für Flachdecken mit regelmäßigem Stützenraster angegeben (0.67 < lx/ly < 1.5).

Im Februar 2009 stürzte das schneebedeckte Dach einer Dreifachsporthalle in St. Gallen, Schweiz ein. Die Untersuchung hat gezeigt, dass der Einsturz durch Stegbeulen bei der Krafteinleitung an den Enden der in Hallenquerrichtung verlaufenden Blechträger eingeleitet wurde. Das Untersuchungsresultat war umstritten, denn eine Gegenhypothese besagte, dass das Versagen der im Tragwerk vorhandenen Stahl-Beton-Verbundstützen genauso gut den Einsturz hätte einleiten können.
Diese Gegenhypothese ging von einer unplanmäßigen Biegemomentenübertragung aus, welche das Versagen dieser Stützen herbeigeführt und so den Einsturz eingeleitet hätte. Der Fehler dieser Hypothese bestand darin, dass, wie bei der Bemessung eines neuen Tragwerkteils erlaubt, eine Einwirkung auf ein aus dem statisch unbestimmten System “isoliertes” Tragwerkteil angesetzt wurde.

Modeling of the load-bearing behavior of a column-beam system in the frame of the investigations of a roof collapse
In February 2009, the snow covered roof of the triple sports hall of a gymnasium collapsed in St. Gallen, Switzerland. The failure analysis showed that the collapse initiated through local web buckling under the load introduction at the ends of the main plate girders spanning the transverse roof direction. The result of the failure analysis was disputed, since an alternative hypothesis claimed that the failure of the existing steel-concrete composite columns could have triggered the collapse as well.
The alternative hypothesis was based on an unplanned transmission of a bending moment, which would have caused the failure of those columns and consequently of the whole roof. The error of this hypothesis was that, as allowed in structural design, a load was applied on an “isolated” structural element of the statically indeterminate system.

Anhand der Auswertung von zahlreichen Versuchen wird die Möglichkeit aufgezeigt, das Mitwirken des Betons in der Zugzone durch Ansetzen einer Spannungs-Dehnungs-Linie zu berücksichtigen, die in der Zugzone affin zum Verlauf in der Druckzone angenommen wird. Dies hätte beispielsweise erhebliche Vorteile bei der Verformungsberechnung von Türmen und Schornsteinen durch Reduzierung der Einspannmomente nach Theorie II. Ordnung am Turmfuss.

Die Berechnung der mittragenden Plattenbreite mit Ergebnissen , die zum Teil von den Angaben der DIN 1045, Ausg. 72 abweichen. Die erforderliche Querbewehrung wird gleichfalls angegeben.

Der Ansatz einer definierten Mindestmenge an Querkraftbewehrung soll, bei gleichzeitiger Einhaltung konstruktiver Regeln, ein duktiles Tragverhalten von Stahlbetonbalken sicherstellen. Bei Unterschreitung der geforderten Bewehrungsmenge muss allerdings nicht zwingend sprödes Versagen auftreten. Abhängig von Position und Menge der vorhandenen Bewehrung, dem Einfluss weiterer Traganteile sowie der Rissbildung ist eine Übernahme der Risslast, auch inklusive anschließender Laststeigerung und sinnvoller Schubrissbreitenbeschränkungen, möglich. Dies ist zur Bewertung von schwach querkraftbewehrten Bestandsbauwerken als “ausreichend duktil” hilfreich. In Balkenversuchen an schwach querkraftbewehrten Stahlbetonbauteilen werden Trag- und Verformungsverhaltensweisen unter Berücksichtigung des kritischen Versagensrisses und der konstruktiven Umsetzung analysiert und in Bezug auf nötige Mindestquerkraftbewehrungsmengen bewertet. Dabei werden der Schubwiderstand sowie die Bügelwirksamkeit im identifizierten effektiven Schubbereich untersucht und Hinweise für die praktische Umsetzung abgeleitet.

On minimum shear reinforcement amounts for reinforced concrete beams
A ductile shear bearing behaviour of reinforced concrete beams is recently ensured by providing standardized amounts of minimum shear reinforcement in compliance with established detailing provisions. However, lower than minimum shear reinforcement amounts do not necessarily go along with a brittle mode of failure in all cases. Dependent on the individual layout and amount of stirrups, the contributions of other bearing capacities and the crack formation itself, the initial cracking force might be overtaken even along with further load gains and reasonable limited shear crack widths. Especially the latter one holds potential to rate the failure mode - brittle or ductile - on site. Experiments on lightly shear reinforced single span concrete beams are evaluated and rated with respect to minimum shear reinforcement amounts required. Thereby, special interest is set on the load-deformation response obeying the critical shear crack and the structural design. Finally, the overall shear resistance as well as the stirrups' efficiency in the effective shear domain are analysed to derive suggestions for future practical application on-site.

Die Größe der Horizontalkräfte aus Bremsen und Anfahren spielt für die Bemessung der Gerüstpfeiler und Fundamente der Eisenbahnhochbrücke Rendsburg wegen der Höhe der Fahrbahn über Gelände eine wesentliche Rolle. Wegen der durchlaufenden Schienen und der Möglichkeit der Übertragung von Horizontalkräften über die "längsbeweglichen" Reiblager der einzelnen Überbauten stellt sich insbesondere für die örtlich begrenzte Anfahrlast eine günstigere Verteilung der Horizontalkräfte auf mehrere Bauwerke ein. Im folgenden Beitrag wird die theoretische Modellierung dieses nichtlinearen Systems sowie die versuchstechnische Absicherung durch einen "Bremsversuch auf den Rampenbrücken" beschrieben.

Nach DIN 18800 Teil 2 wird das örtliche Beulen von instabilitätsgefährdeten Stäben und Stabwerken durch die Methode des wirksamen Querschnitts berücksichtigt. Dabei muß der wirksame Querschnitt für die auftretende Belastung im allgemeinen durch eine Querschnittsiteration ermittelt werden. Es wird ein Vorgehen zur Ermittlung des wirksamen Querschnitts vorgeschlagen, bei dem Elementschnittgrößen verwendet werden. Damit wird in der Praxis eine Vereinfachung erreicht. Ein Beispiel zeigt die Anwendung.

Die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab, über die ebenfalls eine Vielzahl von Publikationen erschienen ist. Die wohl gründlichste und sachkundigste Zusammenstellung all dieser Einflüsse ist von W. F. Cammerer [1] gegeben worden. Man beschäftigt sich fast schon 100 Jahre mit der Problematik des Feuchteeinflusses. Trotzdem sind die Abläufe und Wirkungszusammenhänge bei der Wärmeleitung, wenn gleichzeitig Feuchte vorhanden ist, bis heute nicht wirklich geklärt. Das liegt daran, dass die Gesetzmäßigkeiten des gekoppelten instationären Transportes von Wärme und Wasser, das sich in den Poren des Stoffes in Bewegung setzt, sobald ein Temperaturgefälle anliegt, erst in den letzten Jahrzehnten durch numerische Ansätze mittels Computerberechnung präziser behandelt werden können. Die für die Berechnung nötigen Stoffwerte sind ebenfalls erst in den letzten Jahren komplettiert worden. Man kann jetzt das schon lange bekannte Problem mit besseren Ansätzen angehen, z. B., indem die in den Wärmeleitfähigkeits-Apparaturen während der Messung auftretenden Feuchtewanderungsprozesse theoretisch nachgebildet werden. Daraus lässt sich dann auch der Feuchteeinfluss ableiten, der aufgrund der anwesenden und sich während der Messung verlagernden Feuchte entsteht.

On the measurement of thermal conductivity of humid substances
. The thermal conductivity of building materials depends on a wide range of influencing variables, and a large number of articles have been published. The most thorough and knowledgeable compilation of these influences have probably been collected by W. F. Cammerer [1]. There has been a focus on the problem of moisture influence for nearly a hundred years. Until today the processes and correlating effects of thermal conductivity with simultaneous presence of dampness have not become fully clear. The reason for this is that the laws of coupled transient transportation of heat and water, which starts in the pores of the substance as soon as there is a thermal gradient, have only been treated in a more precise way in the last century. Also the properties necessary for calculation have only been completed recently. This allows a much better approach to the problem well known for a long time. This shall be demonstrated in the present study by theoretically reproducing, in the thermal conductivity apparatus, the moisture migration process during measurement. Thus, it is possible to work out the effects of moisture resulting from the dampness already present and the one which results from the moisture shifting during measurement.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Das Modell des “äquivalenten T-Stummels” ist ein anerkanntes Verfahren zur Beurteilung der Tragfähigkeit geschraubter Plattenverbindungen. In DIN EN 1993-1-8 wird diese Methode als Standard vorgegeben. Die dort angegebenen Formeln für die Berechnung der effektiven Länge beruhen auf der Auswertung umfangreicher Versuchsergebnisse und ergänzender FE-Berechnungen. Ein schlüssiges mechanisches Modell fehlt bis heute. Im Folgenden wird nun ein solches mechanisches Modell vorgestellt, welches es erlaubt, auf der Basis der Fließlinientheorie die effektive Länge von Fließlinien für unterschiedliche Versagensmuster auf einfache Weise zu berechnen.

To the mechanics of the equivalent T-stub.
The “equivalent T-stub” model is a recognized method of assessing the load bearing capacity of bolted end-plate connections. In DIN EN 1993-1-8 this method is specified as standard. The formulas given there for calculating the effective length are based on the evaluation of a large number of test results and supplementary FE calculations. A conclusive mechanical model is still missing. In the following, such a mechanical model will be presented, which allows to easily calculate the total effective length of yield lines for different collapse patterns on the basis of the plastic hinge line theory.

Es werden die Verformungen und mechanischen Beanspruchungen des vielfach geschichteten Verbundsstabs (z.B. Sandwichplatten) unter Temperatur- und Feuchtigkeitseinwirkungen untersucht und Näherungsformeln für die Spannungen im gestörten Bereich des Stabendes abgeleitet.

Es wird der Mechanismus der Entwicklung von Erosionskanälen anhand von Modellen und numerischen Untersuchungen erläutert. Der Einfluss der Berandungen des Strömungsgebiets auf die den Erosionsprozess auslösende hydraulische Druckdifferenz wird für Modellabmessungen aufgezeigt.

Spannungs-Formänderungsbeziehungen von dreischichtigen Holzspanplatten während Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen.

Ein Grundproblem bei der Systemberechnung im Brückenbau ist die Auffindung der ungünstigsten Verkehrslaststellung für jeden betrachteten Brückenquerschnitt. In der Praxis erfolgt üblicherweise eine Selektion jener Verkehrslaststellungen, die eine der Teilbeanspruchungen am Querschnitt (meist ausgedrückt durch Schnittkräfte) maximieren. Ein einleitendes einfaches Beispiel eines Biegeträgers zeigt, daß diese konventionelle Vorgehensweise nicht zur größten Gesamtbeanspruchung führt, wobei je nach Beulgefährdung des Stegs unterschiedliche Laststellungen maßgebend werden. Nachdem die, infolge des großen Mehraufwandes, für die Praxis nicht zumutbare genaue Vorgehensweise zur Ermittlung der zutreffenden Verkehrslaststellung erläutert wird, erfolgt die Ergebnispräsentation einer Vergleichsstudie anhand praktischer Beispiele. Daraus lassen sich die Genauigkeiten der konventionellen Vorgehensweise abschätzen sowie Regeln für die Bemessungspraxis ableiten. Die dar gestellte genaue Vorgehensweise kann alle Arten der Einwirkungen beinhalten und ist daher auch auf andere Bauwerke sowie Bauweisen (z. B. Stahlbeton) direkt anwendbar.

Als Grundlage der Bemessung erfordert die Systemberechnung im Brückenbau auch die Auffindung der ungünstigsten Verkehrslaststellung für jeden betrachteten Brückenquerschnitt. Insbesondere beim Fahrbahnbalken von Schrägseilbrücken ergibt sich die Gesamtbeanspruchung aus einem komplexen Zusammenwirken aus Normalkräften, Querkräften und Biegemomenten. In der Praxis erfolgt üblicherweise eine Selektion jener Verkehrslaststellungen, die eine der Teilbeanspruchungen am Querschnitt (meist ausgedrückt durch Schnittkräfte) maximieren, wodurch jedoch für die nachfolgend betrachteten Stahl- bzw. Verbundbrücken nicht immer die höchsten Beanspruchungen entstehen. Einleitend erfolgt die Darstellung eines einfachen und anschaulichen Verfahrens, um - unabhängig von der Komplexität der Grenzzustandsfunktion, die auch das Beulen des Hauptträgersteges beinhalten kann - die ungünstigste Verkehrslaststellung am Querschnitt zu finden. Dies stellt eine Verallgemeinerung des in [1] vorgestellten Verfahrens dar. Der Hauptteil beinhaltet ein Anwendungsbeispiel einer Schrägseilbrücke mit Verbundquerschnitt, wobei zwei repräsentative Fahrbahnquerschnitte näher untersucht werden. Einerseits werden die Gesamtbeanspruchungen der konventionellen und der genauen Vorgehensweise anhand von Einflußlinien erläutert, und andererseits lassen sich daraus Hinweise für die Praxis ableiten. Die dargestellte ingenieurmäßige Vorgehensweise kann alle Arten der Einwirkungen beinhalten und ist grundsätzlich auch auf andere Bauwerke sowie Baustoffe (z. B. Stahlbeton) direkt anwendbar.

In Eurocode 2 wird die maximale Durchstanztragfähigkeit abweichend von DIN 1045-1 und anderen internationalen Normen in Analogie zur Druckstrebentragfähigkeit von Balken ermittelt. Die in Versuchen erzielten Durchstanzlasten liegen i. d. R. deutlich unterhalb der rechnerischen Tragfähigkeit nach Eurocode 2, der für bügelbewehrte Platten größere Traglasten ausweist als die Zulassungen für Platten mit Doppelkopfankern. Um die Größe des maximalen Durchstanzwiderstands von Flachdecken zu überprüfen, wurden am Institut für Massivbau der RWTH Aachen ein Durchstanzversuch an einem bügelbewehrten Plattenausschnitt und eine Datenbankauswertung durchgeführt.

In den letzten Jahren hat sich überraschenderweise die Schalldämmung von schweren Wohnungstrennwänden häufig wesentlich schlechter ergeben als erwartet. Dies ist auf eine zu große Schall-Längsleitung der Außenwände zurückzuführen, bedingt durch einen "stumpfen Stoß" zwischen Trenn- und Außenwand. Dazu kommen noch häufig Dickenresonanzen der Außenwand, soweit die Steine gelocht sind.

Für verschiedene Konstruktionsformen, die in der Praxis des Behälterbaus bei der Einleitung von Stützdrücken in punktgelagerte, stehende zylindrische Behälter Anwendung finden, werden mit Hilfe der Semi-Membrantheorie statische Modelle abgeleitet, die eine anschauliche beurteilung des Tragverhaltens erlauben. Aufgrund von Vergleichsuntersuchungen stellt sich die Aussteifung mit Längs- und Ringsteifen als zweckmäßigste Lösung dar, da damit die bei der Krafteinleitung in Schalen entstehende Umfangsbiegung gesondert aufgenommen wird. Bei der Beulberechnung der Behälterwand ist auf die lokalen Spannungskonzentrationen über den Stützpunkten, welche nicht völlig abgebaut werden können, zu achten.

Es werden kurz Betrachtungen zur iterativen Berechnung von Stabtragwerken bei geometrisch und physikalisch nicht-linearem Verhalten angestellt. Am Einzelstab ohne Stabdrehwinkel und beim Auftreten von Stabdrehwinkeln wird gezeigt, wie zum Nachweis, daß die Bemessungslast kleiner als die rechnerische Grenzlast ist oder zur Berechnung der rechnerischen Grenzlast die geometrisch nichtlinearen Beziehungen linearisiert werden können oder sogar Berechnungen nach Theorie I. Ordnung mit Zusatzbetrachtungen durchgeführt werden können. Bei der physikalischen Nichtlinearität beschränken sich die Betrachtungen auf das Rechnen mit Fließgelenken. Hier wird eine abschnittsweise Linearisierung erreicht. Die konsequente Anwendung der geschilderten Möglichkeiten führt zur linearisierten Fließgelenktheorie II. Ordnung.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Fortsetzung aus Heft 6/2008

Räumliche Stabwerke aus Stahl werden in der Regel mit Hilfe von Statik-Programmen berechnet, die auf einer baustatischen Theorie zweiter oder höherer Ordnung basieren. Im vorliegenden Beitrag wird unter besonderer Berücksichtigung der Ersatzimperfektionen geklärt, ob diese vereinfachten Theorien ausreichen und welche Erweiterungen erforderlich sind, um in allen Fällen für die Baupraxis hinreichend genaue Ergebnisse zu erzielen. Für Programm-Hersteller und -Nutzer werden einfache Systeme angegeben, an denen die grundsätzliche Leistungsfähigkeit eines Statikprogramms mit geringem Aufwand überprüft werden kann. Ferner werden Hinweise zur korrekten Anwendung von Statikprogrammen gegeben.

Ausgehend vom prinzipiellen Aufbau eines vertikalen Temperiersystems (VTS) werden experimentelle Untersuchungen beschrieben, die die Auswirkungen von VTS auf das Raumklima, den Heizenergieverbrauch und die im Mauerwerk enthaltene Feuchte zeigen. Zur Beurteilung dieser Meßergebnisse werden auch in konventionell durch Radiatoren beheizten Räumen experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Hierbei zeigt sich, daß der Einsatz von VTS im Vergleich zu konventionell beheizten Räumen zu einem behaglicheren Raumklima, einem niedrigeren Heizenergieverbrauch und einer Reduzierung der Mauerwerk-Feuchte führt. Die numerischen Untersuchungen dienen der Bereitstellung von Berechnungsdiagrammen, um zukünftig praxisorientierte Auslegungen von VTS zu ermöglichen. Unter Berücksichtigung eines zweidimensionalen Ansatzes zur Berechnung der Wärmeleitung sowie einer elementweisen (iterativen) Berechnung des Wärmeübergangs wird ein Berechnungsverfahren mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente entwickelt, mit dem die Auslegungs-Wärmeleistung von VTS berechnet werden kann. Bei entsprechend dichter Verlegung der Rohrleitungen von VTS kann eine Auslegungs-Wärmeleistung von bis zu 135 W/m² erreicht werden.

Die wirtschaftliche und sichere Bemessung von Offshore-Gründungen mit gerammten Stahlrohrpfählen hängt in hohem Maße von einer realistischen Abbildung der horizontalen Bettung des Pfahls durch den umgebenden Boden ab. Üblicherweise erfolgt die geotechnische und stahlbauliche Bemessung von Monopile-Gründungsstrukturen mit gebetteten Stabwerksmodellen, in denen die Nichtlinearität des Bodenverhaltens durch entsprechende nichtlineare Bettungsfedern (sogenannte p-y-Kurven) berücksichtigt wird. Das Verhalten der p-y-Kurven bei kleinen Verformungen hat dabei einen großen Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften der Gesamtstruktur. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Ansätze für p-y-Kurven mit Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode verglichen, in denen ein höherwertiges Materialmodell mit erhöhter Bodensteifigkeit im Bereich sehr kleiner Dehnungen verwendet wurde. Es wird gezeigt, dass mit Modifikationen der p-y-Kurven im Bereich kleiner Verformungen eine gute Übereinstimmung zwischen Finite-Elemente-Berechnung und den Berechnungen am gebetteten Balken erzielt werden kann.

Lateral bedding stiffness of large diameter piles at small displacements - comparison of Finite Element calculations with methods based on p-y-curves.
The economical and safe design of offshore foundations with driven steel pipe piles depends to a large degree on the realistic modelling of the lateral bedding provided by the surrounding soil. Usually, the complex and strongly non-linear soil behaviour is taken into account in the design of offshore foundations by employing non-linear bedding springs (p-y-curves) in beam-spring models. The behaviour of the p-y-curves at small displacements strongly influences the dynamic properties of the structure, which are crucial for both the ultimate limit state (ULS) and the serviceability limit state (SLS). This paper compares different approaches for p-y-curves with numerical results obtained with the Finite Element method, using advanced constitutive models accounting for high soil stiffness at very small strains in the numerical calculations. It is shown, that good agreement between the Finite Element calculation and the beam-spring model can be obtained if the p-y-curves are modified at small displacements.