Verbunddübel sind ein robustes und wirtschaftliches Tragelement zur Einleitung von Schubkräften zwischen Beton in Stahl, dessen Tragverhalten in der letzten Zeit Thema verschiedener Forschungsprojekte ist. Ausgehend vom Stand der Technik werden Untersuchungen zur plastischen Tragfähigkeit des Stahldübels erläutert. Neben Versuchen zur Stahldübeltragfähigkeit werden auch neue numerische Modelle vorgestellt und ein erweiterter Bemessungsansatz bewertet.

The ultimate load bearing capacity of composite dowels with clothoid form.
Composite dowels are acting as a ductile and economic member to transfer shear forces from concrete to steel. Their load bearing behavior is highlighted in recent research projects. To complete the state-of-the-art investigations in the plastic load bearing behavior of the steel dowel are presented. Beside experimental tests new numerical models of composite dowels will be discussed and a design recommendation will be validated.

Mit den in DIN 4084:2009-01 angegebenen Formeln zur Berechnung von Gleitkreisen ohne Lamelleneinteilung, die auf Fröhlich zurückgehen, wird der sogenannte Ausnutzungsgrad der Bemessungswiderstände nicht in Übereinstimmung mit seiner Definition erhalten. In diesem Beitrag wird ein statisch korrektes und den heutigen Sicherheitsdefinitionen entsprechendes Berechnungsverfahren vorgestellt. Es beruht auf den elementaren Grundlagen der Statik starrer Scheiben. Wie allgemein bei gekrümmten Gleitlinien sind statische Annahmen notwendig; diese werden begründet und sind nicht stärker als beim Lamellenverfahren. Wie beim Lamellenverfahren ist im Allgemeinen eine Iteration erforderlich. Die Methode wird auch auf verankerte Böschungen erweitert. Hierbei kann man wahlweise ohne Iteration die erforderliche Ankerkraft oder mit Iteration den Ausnutzungsgrad bei gewählter Ankerkraft bestimmen. Die Methode lässt sich zeichnerisch nach den Regeln der grafischen Statik oder rein rechnerisch mit Handrechnung durchführen. Die rechnerische Methode eignet sich auch für ein Computerprogramm. Die Anwendung wird am Beispiel einer verankerten Baugrubenböschung ausführlich vorgeführt.

Slip circle stability calculation without slices based on DIN 4084
Using the formulas represented in DIN 4084:2009-01 and adopted from Fröhlich to calculate slip circle stability without slices the so-called degree of utilization of the design values of resistances is not obtained in accordance with its present definition. In this paper, a statically correct method of calculation corresponding to the current safety definitions is outlined. It is deduced from the principles of statics of rigid bodies. As generally for circular slip lines some statical assumptions must be introduced; those are explained and are not more restrictive than in the case of the slice methods. As for the slice methods, iteration is necessary, in general, to solve the equations. The method is extended for the problem of anchored slopes. Optionally, the required anchor force can be determined without iteration or the degree of utilization can be obtained for a given anchor force with iteration. The method can be performed graphically taking into account the rules of graphical statics or analytically by short basic calculation. The analytical algorithm also is compatible with computer programming. The application is demonstrated by an example of an anchored excavation slope.

Fertigteilbrücken können in bis zu 75 % kürzerer Bauzeit gegenüber herkömmlicher Bauweise errichtet werden, was sie besonders für den Ersatz baufälliger Überführungsbauwerke attraktiv macht. Denn dadurch kann die Sperrung der überführten Straße auf ein Minimum reduziert werden. In Deutschland spielt die Fertigteilweise bislang jedoch eine untergeordnete Rolle. Allenfalls kommen nur Halbfertigteile zur Anwendung. Es empfiehlt sich daher, den Blick zunächst auf die Praxis in anderen Ländern zu richten. In diesem Artikel werden Erfahrungen aus den Niederlanden, Irland und den USA kurz analysiert, welche auch in deutschen Projekten einfließen könnten.
Ein wichtiger Punkt bei der Entwicklung neuer Systeme für Fertigteilbrücken ist die Feststellung, dass die Gestaltung häufig unter der Prämisse leidet, auf wenige einheitliche Bauteile zurückgreifen zu müssen. Dabei kommt meist ein streng rechtwinkliger Grundriss und ein orthogonaler Kreuzungswinkel der Unterbauten zur Anwendung, was solche Bauwerke häufig besonders groß und plump werden lässt.
Arup hat zusammen mit Straßen.NRW auf Grundlage dieser Erkenntnisse eine neue Fertigteilbauweise entwickelt, welche im Jahr 2018 anhand von zwei Pilotprojekten erstmals umgesetzt wurde. Neben der Sicherstellung einer kurzen Bauzeit lag dabei ein wesentlicher Fokus auf der Gestaltung der Brücken. Die entwickelte Bauweise und die beiden Überführungsbauwerke bei Werne werden in diesem Beitrag eingehend beschrieben. Zuletzt wird die Frage diskutiert, wie die Fertigteilindustrie in Deutschland reagieren könnte, um diese neue Bauweise hierzulande auch salonfähig zu machen.

On prefabricated bridges
Using prefabricated bridges can reduce construction time by up to 75 %, this makes their use a good solution for the replacement of deficient overpass bridges. Thus, traffic interruption can be reduced to a minimum. In Germany, the use of prefabricated bridges are still uncommon, if any, then semi-prefabricated schemes are being used. Therefore, we would like to look into the practice in other countries and analyze how experience in the US, the Netherlands and Ireland can be utilized for the German market.
It is important to note that the premise to design bridges out of a limited number of universal standard parts often leads to a less favorable appearance. This leads often to the design of an orthogonal crossing angle and therefore overly large and even clumsy design.
With these in mind - and in cooperation with Straßen.NRW - Arup designed a new modular bridge system that was adopted in 2018 for two overpasses near the city of Werne. In addition to ensuring minimum construction time, special attention was paid to the aesthetic design, which this article also discusses as implemented in the two newly built bridges. The authors further discuss how the local bridge industry can adopt new accelerated bridge construction concepts to meet future mobility requirements.

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Über bewegliche vorgefertigte Holzhäuser im frühen Mittelalter

Neben einer kurzen biographischen Skizze Mohrs wird die Geschichte der Fachwerktheorie geschildert. Hier wurde mit der Theorie der Nebenspannungen in biegesteifen Knotenanschlüssen die Grundlage für die Entwicklung der Theorie 2. Ordnung gelegt.

Die Stahlbetonflachdecke hat sich aufgrund ihrer hinlänglich bekannten wirtschaftlichen und gestalterischen Vorzüge ihren festen Platz im Geschossbau erobert. Nachfolgend soll ein Rückblick auf ihre Entwicklungsgeschichte gegeben werden.

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Das vereinfachte Bemessungsverfahren für Verbundstützen hat im Laufe der Historie der Vorschriftenentwicklung einige Modifikationen erfahren, die sich besonders in der Festlegung der Biegesteifigkeit der Stütze niedergeschlagen haben. Diese Modifikationen sind durch ein geändertes Sicherheitskonzept, durch harmonisierte Definitionen der Festigkeiten und durch eine geänderte Erfassung des Einflusses der Imperfektion begründet. Die Entwicklungsstufen werden beschrieben und exemplarisch verglichen.

Für verschiedenste Schlankheitsbereiche und in Abhängigkeit des Völligkeitsgrads von Hochhäusern werden in Ergänzung zu DIN 1055 Teil 4 Gesamtwiderstandsbeiwerte für die Windlastannahmen angegeben. Die vertikale Verteilung des Windprofils hängt stark von der Geländeform und der Oberflächenrauhigkeit der Hochhäuser ab. Es ist Ziel der Veröffentlichung mit den angegebenen Werten auf aufwendige Windkanalversuche verzichten zu können.

Es wird ein I-Träger betrachtet, dessen Stegblech als Platte und dessen Obergurthälften teils als Platten und teils als Steifen aufgefaßt werden. Das Stegblech wird an den Längsrändern durch die Gurte als Steifen gestützt; längs seines oberen Randes ist es biegesteif mit den Obergurthälften verbunden. Die Obergurthälften werden durch eine Längssteife gestützt, der das Trägheitsmoment des Gesamtquerschnitts zugeordnet wird.

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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.

Für Schub-, Biege- und Torsionsbeanspruchung wird die Form der Rissflächen im Zustand II angegeben um hieraus auch auf den Spannungszustand vor dem Versagen bzw. auf die optimale Anordnung der Bewehrung schliessen zu können.

Mit geglätteten harmonischen Verläufen der Außentemperatur und der Strahlungsintensitäten lassen sich Heizzeit, mittlere Außentemperatur und Globalstrahlung in der Heizperiode als Funktionen der Heizgrenztemperaturen angeben. Bei Vernachlässigung der zeitlichen Verschiebung zwischen Strahlungsintensitäten und Außentemperatur läßt sich auch die gemittelte Heizgrenztemperatur als einfache Funktion der Gebäudeparameter und der Klimagrößen darstellen. Vergleiche bei kleinen Wärmegewinnen zeigen, daß beim Monatsbilanzverfahren und noch ausgeprägter beim Heizperiodenbilanzverfahren nach EN 832 eine Tendenz zur Unterschätzung des Jahres-Heizwärmebedarfs von Gebäuden besteht, die sich umso stärker auswirkt, je kleiner die Heizzeit ist. Bei kürzeren Heizzeiten als 4 Monaten pro Jahr steht sogar die Eignung des Monatsbilanzverfahrens als Referenzverfahren in Frage. Das analytische Bilanzverfahren, ein einfaches, vollständig analytisches Heizperiodenbilanzverfahren zur Berechnung des Heizwärmebedarfs für unterschiedliche energetische Standards wird vorgestellt. Die erreichbare Berechnungsgenauigkeit wurde durch Vergleiche mit dem Monatsbilanzverfahren nach DIN EN 832 und DIN V 4108-6 ermittelt. Für längere Heizzeiten als 5 Monate pro Jahr weicht der nach diesem Verfahren berechnete Jahres-Heizwärmebedarf bei den meisten praktisch vorkommenden Berechnungsfällen um weniger als 2 % vom entsprechenden Ergebnis des Monatsbilanzverfahrens ab. Das von Loga vorgeschlagene vereinfachte Heizperiodenbilanzverfahren für Gebäude mit unterschiedlichen energetischen Standards wird analysiert und mit dem analytischen Bilanzverfahren verglichen.

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Kritische Beleuchtung gängiger Verfahren (Bishop, Krey, Taylor, Janbu u.a.) zur Berechnung der Böschungssicherheit. Diese Methoden ergeben meist einen Sicherheitsbeiwert an der unteren Schranke, der tatsächliche ist meist geringer. Der Verfasser schlägt ein verbessertes Verfahren vor, dessen Anwendung eine sichere Abschätzung der Böschungssicherheit erlaubt.

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Durch Experimente, numerische Berechnungen und analytischen Untersuchungen kann gezeigt werden, daß in gemauerten Bauteilen aufgezwungenen Rotationen zu wenigen, verhältnismäßig breiten Rissen führen. Je kleiner die inneren Druckkräfte in einem Bauteil sind, desto eher konzentrieren sich die Verdrehungen. In Gewölben, die oft nur Ihr Eigengewicht abtragen, sind daher öfters einzelne breite Risse zu beobachten als in gemauerten Pfeilern, die in der Regel wesentlich stärker beansprucht werden. Im Umkehrschluß lassen breite, einzelne Risse im Mauerwerk in erster Linie auf Bewegungen schließen und nicht auf Überlastungen.

Nach den gültigen Vorschriften DIN 18800, Teil 2 und Teil 3, sowie Eurocode 3 und dem neuen Ansatz von Brune werden zur Ermittlung der Beultragfähigkeit von drei- und vierseitig gelagerten Stahlblechen unter Druck- und Biegebeanspruchung überkritische Beultragfähigkeiten zugelassen. Dadurch können sich jedoch lokal so große Verformungen dieser Platten einstellen, daß die Gebrauchstauglichkeit deutlich eingeschränkt ist. Im folgenden Bericht werden theoretische Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit von druck- und biegebeanspruchten, drei- und vierseitig gelagerten Stahlblechen vorgestellt. Es werden einfache Ansätze zur Abschätzung von maximalen Ausbiegungen von drei- und vierseitig gelagerten Platten unter Druck- und Biegebeanspruchung entwickelt und deren Güte durch einen Vergleich mit Experimenten belegt.

Am Beispiel der im Jahre 1888 von G. A.. Wayss und M. Koenen veröffentlichten Monier-Broschüre wird das für die spätere Entwicklung des Stahlbetonbaus charakteristische Zusammenwirken zwischen technischem Versuch und technikwissenschaftlicher Theorienbildung einerseits sowie Baupraxis andererseits aufgezeigt. Vergleichsrechnungen mit verschiedenen historischen Berechnungstheorien an Plattenstreifen aus der Monier-Broschüre zeigen die Leistungsfähigkeit des ersten, von Koenen geschaffenen Bemessungsverfahrens.

Es wird ein Näherungsverfahren beschrieben, das es erlaubt, Schnittmomente in Durchlaufträgern zu bestimmen unter Ansatz des nicht-linearen Werkstoffverhaltens des Stahlbetons. Insbesondere wird die Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen berücksichtigt.