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Sandwichelemente werden über Verbindungsmittel, meist selbstbohrende Schrauben, an eine Unterkonstruktion montiert. Diese raumabschließenden Bauteile sind sowohl Beanspruchungen senkrecht zur Elementebene als auch durch Belastungen in der Ebene ausgesetzt, z. B. durch das Eigengewicht der Wandelemente. Über die Verbindungsmittel werden Längszugkräfte und Querkräfte vom Bauteil in die Unterkonstruktion weitergeleitet. Für die kombinierte Beanspruchung von Längs- und Querkräften liegen zurzeit noch keine experimentellen und theoretischen Untersuchungen zur Tragfähigkeit der Verbindung vor. Anhand von Versuchen und einem mechanischen Modell wird das Tragverhalten von längs- und querkraftbeanspruchten Verbindungen von Sandwichelementen im Folgenden analysiert.

Fastenings of sandwich panels under combined longitudinal and shear load.
Sandwich panels are mounted by fasteners, usually self-drilling screws, to a substructure. These space-enclosing components are stressed perpendicularly to the panel surface and in wall-elements by loads in their plane (by self-weight). The tensile and transverse forces are transmitted from the panel into the substructure by fasteners. Up to now the interaction of longitudinal and transverse forces in the connection has not been assessed by any experimental or theoretical study. On the basis of experiments and a mechanical model the structural behavior of fasteners of sandwich panels loaded by longitudinal and transverse forces will be analyzed in the following.

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Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

Assessment of verification concepts acc. to EC7 for excavation retaining walls in sand based on the finite element method
The current draft of the new version of EN 1997 distinguishes for the numerical calculations of retaining structures between verification approaches with different application of partial safety factors: either on the effects of actions, or on the shear strength parameters of the soil. Comprehensive numerical studies based on the finite element method for representative system geometries were carried out and the results were evaluated. Various systems with different boundary conditions with regard to support, groundwater level, excavation depth and embedment depth were considered. Internal forces were determined for all systems. Overall, it was found that both verification methods deliver similar values for shear forces and bending moments along the wall. The two variants for the approach using reduction factors for the shear strength of the soil were compared; both variants yielded different results due to the different initial conditions with an a priori reduction of the shear parameters of the soil on the one hand and a reduction only in decisive calculation phases on the other. A comparison with the current analytical method according to Blum in accordance with the recommendations of the EAB showed that other embedment lengths are necessary in the FEM due to different stress distributions along the wall in order to fulfill the verification of the embedment length. The degree of earth support fixity in the FEM calculations is less than in an analytical calculation acc. to Blum.

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Die außergewöhnlich schwach gekrümmte Bear Valley-Mauer mit dem kleinen Kronenöffnungswinkel von nur 47 Grad wird nachgerechnet, und der dominante Einfluß der Temperaturänderungen wird nachgewiesen.

Das Brandverhalten der Kuppel der Frauenkirche zu Dresden ist nach Kenntnis des Verfassers noch nicht untersucht worden. Da es aber für die Beständigkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken allgemein und der Frauenkirche insbesondere von wesentlicher Bedeutung ist, wird hierauf nachfolgend eingegangen. Zum besseren Verständnis wird das Bauwerk zunächst beschrieben. Dann wird der Brand und der Einsturz von 1945, so wie er sich aus der Literatur ergibt, erläutert, um hieraus Erkenntnisse für den Wiederaufbau zu ziehen. Hiernach werden Vorstellungen über das Gesamt-Brandverhalten des Bauwerkes aufgrund von überschlägigen Brandsimulations-Berechnungen abgeleitet und erforderliche Abhilfemaßnahmen entwickelt.

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Eine Möglichkeit der Erfassung des Wassersättigungsgrads von Beton stellt die Messung der relativen Luftfeuchtigkeit eines mit dem Beton im Gleichgewicht stehenden Hohlraums dar. Die indirekte Natur dieser Methode erfordert die Kenntnis der thermodynamischen Zusammenhänge, um brauchbare Informationen zur Wassersättigung zu erhalten. Die Berechnung der Wassersättigung erfordert sowohl die Erfassung der Luftfeuchtigkeit als auch der Temperatur. In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse dieser Methode dargestellt. Interessant war die Beobachtung, dass die Wassersättigung von beschichteten Bauteilen konstant blieb, obwohl sich die gemessene Luftfeuchtigkeit im Hohlraum mit den täglichen und saisonalen Temperaturschwankungen änderte.

Relative humidity measurements for assessing moisture conditions in concrete structures
One way of detecting the water saturation degree of concrete represents the measurement of the relative humidity in a cavity in concrete which is in equilibrium with moisture content in concrete. The indirect nature of this method requires knowledge of the thermodynamic relationships in order to obtain useful information on water saturation. Calculating the water saturation degree of concrete requires both detection of the humidity and the temperature. In the present study, the results of this method are presented. It was interesting to observe that the saturation degree of coated concrete structures remained constant, even though the measured humidity in the cavity changed with the daily and seasonal temperature fluctuations.

Bei Beton-Beton Verbindungen für Hochgeschwindigkeits-Fahrbahnen müssen diese Elemente nicht nur den Anforderungen an die Ermüdungstragfähigkeit, sondern auch an maximale Verformungen genügen. Der Nachweis der Verformungen ist im Regelfall entscheidend für die Ausführung. Da rein rechnerische Nachweise wegen der komplexen Aufgabenstellung derzeit noch nicht geführt werden können, ist eine versuchsgestützte Bemessung erforderlich. Im Zuge der Bearbeitung eines praktischen Anwendungsfalles zeigte sich, daß bei steigender Kraftschwingbreite die Verformungen überproportional zunehmen und von einer Vielzahl von Parametern abhängen. Dabei kommt der Beanspruchungsgeschichte eine besondere Bedeutung zu. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie die Aufgabenstellung konstruktiv gelöst werden kann und wie vorzugehen ist, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.

Während eines Brandes am 16. 07. 2004 wurde eine Brücke über die BAB 2 stark beschädigt. Die Sanierungsfähigkeit hängt i. w. davon ab, welche Temperatur die Spannstähle während des Brandes erreicht haben. Mit Hilfe rechnerischer Simulationen und bauchemischer Untersuchungen des Betons konnte ermittelt werden, daß die Spannstähle eine Temperatur von 200 °C nicht erreicht haben. Plastische Dehnungen und bleibende Festigkeitseinbußen des Spannstahls können daher mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden. Die Brücke ist damit sanierungsfähig, und zwar mit verhältnismäßig geringem Aufwand.

Dieser Beitrag ist auch in den Ernst & Sohn-Zeitschriften Beton- und Stahlbetonbau Heft 7 und Bautechnik Heft 7 erschienen.
Seit Jahrzehnten wird der Zustand von Brückenbauwerken auf der Grundlage der Zustandsnote als Ergebnis einer Bauwerksprüfung bewertet. Jedoch zeigen durchgeführte Nachrechnungen von Brückenbauwerken, dass strukturellen Defizite, z. B. geringe oder nicht ausreichende Tragkapazitäten, durch Zustandsnoten nicht oder nur unzureichend abgebildet werden, solange keine entsprechenden Schäden oder ungewöhnliches Verhalten erkennbar sind. So sind Beispiele bekannt, bei denen defizitäre Brücken ersetzt werden müssen, obwohl die Zustandsnote auf eine gute Erhaltung schließen lässt und umgekehrt. Zur besseren Erfassung und Bewertung der strukturellen Eigenschaften einer Brücke, also der tragfähigkeitsrelevanten Eigenschaften eines Tragwerks, wurde ein weiterer, neuer Kennwert entwickelt. Der Traglastindex erlaubt eine andere Sicht, weil er anhand verschiedener Kriterien vermutete Defizite unabhängig vom baulichen Zustand benennt, denen im Weiteren nachzugehen ist. Insofern beschreiben beide Kennwerte, sowohl die Zustandsnote als auch der Traglastindex, den Zustand und die Nutzungsfähigkeit eines Bauwerks mit unterschiedlicher Blickrichtung und erlauben somit eine Vervollständigung des Gesamtbilds vom Bauwerk.

Load-bearing index to grade structural capacities of road bridges
For decades, bridge structural conditions have been evaluated on the basis of structural health grades determined during a bridge examination. However, recalculations conducted for bridge structures show that structural deficiencies, such as low or insufficient load-bearing capacities, are not or not sufficiently reflected by these conditions if no corresponding damage or unusual behavior can be detected. There are known cases of deficient bridges that had to be replaced even though the structural health grade suggested a good condition or vice versa. To better measure and assess the structural conditions of a bridge, i.e., the criteria of the superstructure that are relevant for the load-bearing capacity, a new parameter was developed. The load-bearing index allows for a different perspective as it identifies presumed deficiencies on the basis of various criteria that are independent of the physical condition. In a next step, these deficiencies have to be further examined. Both parameters - the structural health grade and the load-bearing index - describe the condition and the usability of a structure. But they do so from a different point of view, and, therefore, complete the overall picture of the structure.

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Infolge von Erdbeben müssen nichttragende Trennwände aus Mauerwerk horizontalen Lasten standhalten und dabei spielen auch die Einwirkungen rechtwinklig zur Ebene (Out of Plane) eine bedeutende Rolle. Das Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden ist aufgrund der stark ausgeprägten nichtlinearen Mechanismen sehr komplex. In aktuellen Bemessungsverfahren werden maßgebende Einflussfaktoren nicht berücksichtigt und es fehlen detaillierte Untersuchungen zu in Deutschland typischen nichttragenden Mauerwerksarten. Es wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts umfangreiche analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen für tragende Mauerwerkswände durchgeführt und ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Out-of-Plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter entwickelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden ansatzweise und vereinfacht auf nichttragende Wände übertragen. Hiermit konnten die bisherigen Ansätze in den Erdbebennormen DIN EN 1998-1/NA (2020) und DIN 4149 (2005) überprüft und dem aktuellen Kenntnisstand angepasst werden. Auf Grundlage der aktualisierten Erdbebengefährdung wurden zudem vereinfachte Nachweismethoden hergeleitet und in Form von Tabellen zusammengefasst. Das Ingenieurmodell und die Grundlagen der Herleitung der vereinfachten Regeln werden anhand eines Anwendungsbeispiels in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Investigation of the out-of-plane behavior of non-load-bearing masonry walls in German earthquake zones
Due to earthquakes, non-load-bearing masonry partition walls have to withstand horizontal loads, herein out-of-plane loads are of great importance. The out-of-plane behavior of masonry walls is very complex due to the strong non-linearity.
Current design methods do not consider important parameters, and detailed investigations of typical non-load-bearing masonry types in Germany do not exist. As part of a research project, extensive analytical, numerical and experimental investigations for load-bearing masonry walls were carried out and a model was developed to determine the out-of-plane capacity, considering significant parameters. The results of these investigations were transferred to non-load-bearing walls in a simplified manner. With this, the previous methods in the earthquake standards DIN EN 1998-1/NA (2020) and DIN 4149 (2005) could be reviewed and adjusted to the current state of the art.
Based on the updated seismic hazard map, simplified design methodologies were derived and summarized. The model and the derivation of the simplified design methods are presented and discussed in this paper based on a case study.

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Zuschrift zu: Polónyi, S.: Zuviel Stahl im Beton? Stahlbeton - 120 Jahre Welterfolg auf der Basis eines falschen Ansatzes. Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 9, S. 628-636.
Zuschrift von Dipl.-Ing. Tim Bönninger, Schwerte