Developments and new trends in composite truss bridges are reviewed, and recent designs are presented for road and railway bridges. The structural scheme may range from a continuous truss girder to a cable-stayed bridge with a double deck for both road and rail traffic.
Composite decks with 3D tubular triangular trusses for road bridges are discussed; design issues are outlined and some results for the elastoplastic redistribution of internal forces at ULS, based on recent numerical and experimental research studies, are presented.
Recent designs of skew semi-through composite trusses, for High Speed Railway, are reported in what concerns the dynamic behaviour under traffic loading and the stability of the compressed chord. The Base Case Design of a cable-stayed bridge, 540 m long main span, with a double composite truss deck, for the new railroad crossing of the Tagus River in Lisbon, is discussed.

In der Entwicklung des Klimakonzeptes der Turmkappe Ost des Federation Towers in Moskau wurden modernste Simulationswerkzeuge eingesetzt. Die vollständig gläserne Turmkappe in 365 m Höhe soll Raum für einen der schönsten und exklusivsten Bereiche des Hotels geben. Diverse Restaurants, Bars und Lounges sowie ein Sky Dance Club sollen einmal zum Verweilen und zur nächtlichen Vergnügung einladen und dabei stets einen traumhaften Blick über die gesamte Stadt ermöglichen. Mit Hilfe der Simulation wurde für die Turmkappe ein Klimakonzept entwickelt und überprüft, das die thermische Behaglichkeit unter Berücksichtigung von Architektur, Klima und Nutzung gewährleistet. Dazu wurde die Architektur inklusive der Klimatechnik in einem 3D-Modell abgebildet und für den Sommer- und Winterfall berechnet. Der vorliegende Beitrag vollzieht den Planungsablauf von der Lastberechnung bis hin zur Erstellung und Bewertung des Klimakonzeptes in der Simulation.

Freie Formen spielen in der Architektur eine immer größere Rolle, besonders seit sie in den letzten 20 Jahren durch neu entwickelte CAD-Tools leichter planbar wurden. Dadurch entwickelten sich neue architektonische Formensprachen. Die Serienfertigung, wie sie im Sonderforschungsbereich 666 (SFB 666) erforscht wird, bietet hier Potenziale, den Bauprozess neuer Architekturformen zu vereinfachen.
Der SFB 666 erforscht das Spaltprofilieren und Spaltbiegen von Blechen. Bei diesen Umformungsprozessen entsteht ein ultrafeinkörniges Gefüge (engl. UFG), welches sich durch eine erhöhte Festigkeit und Härte auszeichnet. In nachgelagerten Bearbeitungsschritten können Aussparungen gefräst werden. Es lassen sich also sowohl gekrümmte Profile als auch rippenversteifte flächige Bauteile aus dünnen Blechen herstellen.
Diese Technologien bieten nunmehr das Potenzial, den Baustoff Blech als tragendes Element von frei geformten Schalen oder Häuten zu verwenden. Um diese neuen Fertigungstechnologien bei hoch individualisierten Bauwerken anzuwenden, müssen die Produktionsabläufe schon in der Entwurfsphase berücksichtigt werden.

Load-bearing surface structures made of flexible flow split sheet metal components
Freeform shapes are playing an increasingly important role in contemporary architecture especially since it is possible to plan them with CAD-tools that were newly developed in the past 20 years. This gives room for new architectural design languages to evolve. The serial production as researched in the Collaborative Research Center 666 (CRC 666) offers the potential to simplify the construction of these new architectural shapes.
CRC 666 explores different methods of cold formed metal sheets in particular flow splitting and bend splitting. Through this process an ultrafine grain structure (UFG), which is characterized by material hardening, is created. These profiles can be manufactured with defined curvature radii. In the following processing steps cut-outs can be milled. Today these technologies offer the possibility to use sheet metal material as structural elements of free-form shells or skins.
To apply these new manufacturing technologies to individual structures, the production processes already need to be considered in the early design phase of a building. Therefore, it is necessary to consider the requirements and restrictions of these production technologies.

Zur Zeit des Nationalsozialismus wurden viele Städte umgebaut und gigantische Gebäude geplant. Viele NS-Großbauprojekte sind heute noch bekannt. Unbekannt hingegen sind die unzähligen Bauprojekte die nie realisiert wurden. Der geplante Hauptbahnhof der “Hauptstadt der Bewegung München” ist nur eines der vielen nicht realisierten Projekte. Ihm ging eine sorgfältige Planung und Dokumentation voraus. Das Universitätsarchiv Stuttgart ist im Besitz von Akten der Materialprüfungsanstalt (MPA) Stuttgart, unter denen sich auch die Akten für ein statisches Modell des geplanten Münchner Hauptbahnhofes befinden.

The dome model of the Munich Main Station checked through the Materialprüfansalt Stuttgart, Germany.
At the time of the National Socialism would many cities new constructed and giant buildings were planned. Many of the NS-projects are still known today. But unknown are the reams of building projects which never would realized. The planned main station for the “Capital of movement Munich” is only one of many unrealized projects. A careful planning and documentation preceded it. The archive of the University Stuttgart is in the possession of documents of the Materialprüfanstalt (MPA; material control institution) of Stuttgart. Under those also are the documents for a static model of the planned Munich Main Station.

Über den Einfluuss der Lagerungsbedingungen an der Einspannstelle, wie z.B. bei nachgiebigen Unterzügen zwischen starren Stützen auf die Querverteilung der Einspannmomente von Kragplatten.

Mit Hilfe des Momentenausgleichsverfahrens werden die Schnittkräfte durchlaufender zweiachsig spannender Rippendecken ohne Drillsteifigkeit bestimmt.

Der Zustand eines Bauwerks ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich mit zunehmendem Alter immer schneller verschlechtert. Eine vorbeugende Maßnahme gegen die Alterung ist umso erfolgreicher, je früher sie ergriffen wird. Um die Nutzung komplexer Bauwerke zu verlängern, sind umfassende Informationen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt erforderlich. Auf dem Weg zu einer vorausschauenden Instandhaltung ist Grundlagenforschung zu den Methoden der Erfassung, Zusammenführung und Auswertung aller Geometrie-, Material-, Spannungs- und Alterungsdaten erforderlich. Die Digitalisierung im Sinne der Erzeugung eines Digitalen Zwillings erhält in diesem Zusammenhang eine völlig neue Bedeutung. Sie ermöglicht die Zusammenführung und Echtzeitauswertung aller für Betrieb und Instandhaltung erforderlichen Daten. Die Bauwirtschaft steht hier jedoch vor besonderen Herausforderungen. Bauwerke, insbesondere in der Verkehrsinfrastruktur, sind einzigartige Objekte. Sie zeichnen sich durch enorme Dimensionen aus und haben eine wesentlich längere Lebensdauer als andere technische Anlagen. Die Veränderungen im Sinne einer Zustandsverschlechterung sind sehr gering und daher kaum messbar. Die Basis eines umfassenden Zustandsmonitorings ist eine umfassende und komplette digitale Repräsentation des Bauwerks. Dies bedeutet eine Abbildung der kompletten äußeren und inneren Struktur in einer digitalen Form, inkl. Informationen zu Materialien, Schadstellen etc. Daraus lässt sich die Forschungsfrage ableiten, ob sich eine solche Abbildung effizient umsetzen lässt und in welcher Form und mit welchen Methoden dies möglich ist. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick, wie die Umsetzung auch für komplexe Objekte gelingt und wie das generierte Modell mit semantischer Information angereichert werden kann.

Digitisation of as-built structures with AI
The condition of a structure is characterised by the fact that it deteriorates faster with age. A preventive measure against ageing is even more successful the earlier it is taken. To prolong the use of complex structures, comprehensive information is required at the earliest possible stage. On the way to preventive maintenance, basic research is required into the methods of acquisition, consolidation and evaluation of all geometry, material, stress and ageing data. Digitisation in the sense of creating a digital twin takes on a completely new meaning in this context. It enables the consolidation and real-time evaluation of all data required for operation and maintenance. However, the construction industry is faced with special challenges here. Structures, especially in the transport infrastructure, are unique objects. They are characterised by enormous dimensions and have a much longer service life than other technical facilities. The changes in terms of degradation are very small and therefore hardly measurable. The basis of condition monitoring is a comprehensive and complete presentation of the structure. This means a digital representation of the complete external and internal structure, including information on materials, defects, etc. The research question can be derived from this, whether such a mapping can be efficiently realised, and in which form and with which methods this is possible. This article gives an overview of how such a mapping can succeed even for complex objects and how the generated model can be enhanced with semantic information.

Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastungszustände und zunehmend schlanker Bauweisen an Bedeutung. Eine effektive Maßnahme zur Reduktion von vertikalen Strukturschwingungen ist der Einsatz von klassischen Masse-Feder-Dämpfer-Tilgern, bei der die Schwingungsantworten von angeregten kritischen Eigenfrequenzen der Konstruktion gezielt bedämpft werden. Das Einsatzgebiet dieser Art von Tilgern reicht vom Bauwesen über den Maschinenbau bis hin zur Luft- und Raumfahrt.
Im Beitrag wird in Ergänzung zum Teil 1 (Laborversuche) der erstmalige praktische Einsatz von Vertikal-Flüssigkeitstilgern zur Schwingungsdämpfung einer Eisenbahnbrücke aus Stahl vorgestellt. Die Flüssigkeitsmasse wird in einem U-Rohr geführt, wobei eine Gasfeder zur Frequenzabstimmung dient. Die Energiedissipation erfolgt über Turbulenzeffekte in der Wasser und Luftströmung. Mechanische Bauteile wie Federn und viskose Dämpferelemente sind hier nicht vorhanden. Zu Beginn wird das mechanische Modell des gekoppelten Systems Brücke - Flüssigkeits-tilger dargelegt, und Bewegungsgleichungen sowie die optimale Abstimmung werden ermittelt. Nach Beschreibung der für den Feldversuch ausgewählten Eisenbahnbrücke wird ein FE-Modell vorgestellt und die Wirkung des Flüssigkeitstilgers numerisch untersucht. Die praktische Umsetzung der Flüssigkeitstilger wird beschrieben, die nach Installation im Feldversuch erzielte Schwingungsdämpfung wird dargelegt. Es zeigt sich, dass durch Anwendung der Vertikal-Flüssigkeitstilger im Feldversuch erhebliche Reduktionen der Brückenschwingungen erzielt werden können.

Die Nutzungsdauer von Brücken ist vom vorherrschenden Belastungskollektiv, der Konstruktionsart, dem Baumaterial und den Umgebungsbedingungen abhängig. Die Kenntnis des aktuellen Brückenzustands ist für den Erhalter von entscheidender Bedeutung, da zukünftige Investitionen im Brückenneubau frühzeitig angemeldet werden müssen. Diese Kenntnis wird bisher primär durch periodische Inspektionen erlangt. Hierbei ist insbesondere bei älteren Brückentragwerken, die sich visuell in einem schlechten bzw. geschädigten Zustand befinden, die Entscheidung über Neubau oder Verlängerung der Nutzungsdauer oft schwierig zu treffen. Aus volkswirtschaftlicher Sichtweise gilt eine Optimierung der Nutzungsdauer unter gleichzeitiger Garantie von Sicherheit im Tragverhalten von Brückenkonstruktionen als oberstes Prinzip.
Im vorliegenden Aufsatz wird dieses Prinzip der Nutzungsdaueroptimierung einer bestehenden Brücke durch Installation eines permanenten Monitoringsystems erläutert. Hierzu erfolgt zu Beginn eine intensive Analyse des aktuellen Brückenzustands, in der statische und dynamische FE-Berechnungen sowie eine Probebelastung als Grundlage dienen. Das Monitoringsystem liefert bis zum Ende der Brückenlebensdauer eine permanente Zustandsinformation, wobei in Verbindung mit einem Notfallplan eine Alarmierung und Brückensperre im Alarmfall eingeleitet wird.

Ein parametererregter Festkörperschwingungsdämpfer wird für die Anwendung zur Schwingungsdämpfung von biaxial angeregten Ingenieurkonstruktionen vorgestellt. Zu Beginn werden die gekoppelten nichtlinearen Bewegungsdifferenzialgleichungen hergeleitet und das Phänomen der Parameterresonanz bei Festkörperschwingungsdämpfern analysiert. Bei Übereinstimmung der vertikalen Schwingfrequenz des Hauptsystems mit einer Parameterresonanzfrequenz wird der Festkörperschwingungsdämpfer zu instabilen parametererregten Schwingungen angeregt. Die Auswirkungen dieser parametererregten Schwingungen auf die erzielbare Dämpfungswirkung werden im ersten Teil des Aufsatzes an einem eingeschossigen Stockwerkrahmen untersucht. Es wird ein Kriterium zur Vermeidung von Parameterresonanz angegeben. Im zweiten Teil des Aufsatzes wird eine Methode zur gezielten Nutzung der Parameterresonanz bei Festkörperschwingungsdämpfern zur Reduktion der vertikalen Schwingungen von Ingenieurkonstruktionen dargelegt und anhand einer biaxial angeregten Fußgängerbrücke verifiziert. Es wird gezeigt, dass sich bei passender Wahl der Dämpferparameter trotz des Auftretens der Parameterresonanz eine über den Schwingungsverlauf stabile Bewegung des Festkörperschwingungsdämpfers ausbildet und dass die max. vertikalen Schwingungsamplituden des Hauptsystems durch gezielte Nutzung des Parameterresonanzeffekts signifikant reduziert werden können.

Parametric forced tuned solid body vibration damper for biaxial excited engineering structures
A parametric forced tuned solid body vibration damper is presented for the application to biaxial excited engineering structures. At first the coupled nonlinear equations of motion are derived and the phenomenon of parametric resonance in solid body dampers is analysed. If the vertical vibration frequency of the main system agrees with a parameter resonance frequency the solid body damper is excited to unstable forced vibrations. The influence of parametric forcing to the vibration damping effectiveness of a single storey framed structure equipped with a tuned solid body damper is investigated in the first part of this paper. A cut-off damping value is presented to avoid parametric resonance in the damper. The second part of the paper deals with the targeted use of parametric resonance in solid body dampers to reduce the vertical vibrations of engineering structures and a biaxial pedestrian excited footbridge with parametric forced tuned solid body dampers attached is investigated. It is shown that the initially unstable vibrations of the solid body damper become stable and that the maximum forced vertical vibrations of the footbridge under biaxial resonance excitation can be reduced significantly.

Die derzeit in der Ingenieurpraxis angewendeten Methoden zur Prüfung und Kontrolle der in mechanischen Verbindungsmitteln tatsächlich vorhandenen Größe der Vorspannkraft werden vorgestellt und in Bezug auf die Genauigkeit der Ergebnisse bewertet. Dabei wird sowohl auf rein visuelle Beurteilungsmethoden als auch auf elektronische Messmethoden eingegangen. Im Beitrag werden neu entwickelte und als Patent angemeldete innovative Methoden zur Prüfung und Kontrolle der Vorspannkräfte in mechanischen Verbindungsmitteln vorgestellt. Bei den Entwicklungen handelt es sich um ein intelligentes mechanisches Verbindungsbauteil mit Druckindikator und um eine intelligente elektronische Messmutter. Das intelligente Verbindungsbauteil ist in der Lage, ohne Einsatz von elektronischen Komponenten den Verlust der Vorspannung durch Erzeugen einer Rotfärbung an der Oberseite des Verbindungsbauteils anzuzeigen. Die elektronische Messmutter ist eine mit Sensorik ausgestattete Mutter, die entweder zeitdiskret oder permanent den aktuellen Wert der Vorspannkraft im Verbindungsmittel elektronisch aufzeichnet und überträgt. Zur Untersuchung der Aussagequalität und Langzeitstabilität der neu entwickelten Methoden zur Prüfung und Kontrolle der Vorspannkräfte in mechanischen Verbindungsmitteln wurden Labor- und Freifeldversuche durchgeführt. Die dabei erzielten Ergebnisse werden präsentiert.

Innovative methods for testing and monitoring of the preload in mechanical fasteners
Currently applied methods for testing and monitoring of the preload level in mechanical fasteners are presented and evaluated in view of the quality of the gained measuring results. Both, visual inspection methods and electronic state-of-the-art measurement techniques are presented. In this contribution new developed and patented innovative methods for testing and monitoring of the preload level in mechanical fasteners are introduced. The developed methods are a smart mechanical fastener with pressure indicator and a smart electronic measuring screw nut. The smart mechanical fastener includes no electronic features and is able to display the loss of preload by just a red dot that occurs on the upper end of the fastener. The smart measuring screw nut is an electronic fastening element, that records the current value of preload in a time-discrete or permanent manner. In order to investigate the suitability for daily use and long-term stability of the new developed methods for testing and monitoring of the preload in mechanical fasteners, laboratory experiments and in-situ tests were executed. The gained results will be presented and discussed.

Die dynamischen Kennwerte und das Schwingungsantwortverhalten bei Zugüberfahrt werden an einem schiefwinkeligen einfeldrigen Stahlbetonplattentragwerk experimentell und numerisch untersucht. Bei der numerischen Untersuchung werden unterschiedliche Detaillierungsgrade der Brückenmodelle betrachtet und die Ergebnisse der berechneten Eigenfrequenzen und Schwingungsantworten bei Zugüberfahrt miteinander verglichen und diskutiert. Die experimentellen Untersuchungen beinhalten die Anwendung der krafterregten Schwingungsanregungsmethode zur Ermittlung der tatsächlichen Größe der dynamischen Kennwerte des Tragwerks und die Messung der Tragwerksreaktionen bei Zugüberfahrt. Mit den experimentell ermittelten dynamischen Kennwerten werden die numerischen Brückenmodelle kalibriert und eine Neuberechnung der Schwingungsantworten wird durchgeführt. Die Abweichungen der bei Zugüberfahrt am realitätsangepassten numerischen Modell ermittelten Tragwerksreaktionen werden mit den messtechnisch ermittelten Werten verglichen. Ziel des Vergleichs ist die Ermittlung und Darlegung von anzuwendenden Signalanalyse- bzw. Filtermethoden zur Erzielung einer bestmöglichen Übereinstimmung der Tragwerksreaktionen des Modells mit der Realität. Es werden Empfehlungen für die Wahl des Detaillierungsgrads der numerischen Brückenmodelle bei Zugüberfahrtssimulationen und für die Festlegung der maßgebenden Eigenfrequenzen bei der Durchführung von Schwingungsmessungen an realen Tragwerken gegeben.

Experimental and numerical investigation of an existing railway bridge during train crossing
In this paper the dynamic parameters and the vibration response during train crossing of an inclined single span concrete plate bridge is experimentally and numerically investigated. In the numerical analyses different levels of detail of the numerical model are considered and the gained results of calculated natural frequencies and vibration responses during train crossing are compared and discussed. Within the experimental investigation of the bridge structure the forced vibration excitation method is applied to determine the real dynamic parameters and in addition measurements of the train crossing are performed to determine the time history of vibration response. The gained measurement results of natural frequencies and damping coefficients are used to calibrate the theoretical numerical models to the real behaviour and numerical calculations are repeated. The discrepancy of the measured vibration response and the calculated response in the numerical models during train crossing is analysed and valuated. The goal of this comparison is to determine signal analyses methods that have to be applied to the measured raw data in order to get a good agreement. Recommendations of necessary levels of detail of numerical models in dependence to the type of bridge structure are specified. In addition, recommendations for choosing the relevant natural frequencies that have to be identified within dynamic measurements of real bridge structures are indicated.

Das Ermüdungsverhalten von Lärmschutzwandstehern und deren Befestigung auf Kunstbauten wird experimentell untersucht und bewertet. Die durchgeführten Analysen behandeln neben dem Ermüdungsverhalten des Schweißnahtanschlusses zwischen Lärmschutzwandsteher und Fußplatte auch die zur Befestigung der Steherkonstruktion im Betonbauteil verankerten Gewindebolzen. Als dynamische Einwirkung wird die bei Zugvorbeifahrt sich einstellende impulsförmige Druck-/Sog- Belastung betrachtet und die zu erwartende Lebensdauer der Konstruktion rechnerisch prognostiziert. Die experimentellen Untersuchungen werden in der Form von Dauerschwingver suchen mit bis zu 5 Mio. Lastspielen durchgeführt. Die dyna mische Belastung wird in realitätsnaher Größe durch einen servohydraulischen Zylinder aufgebracht und die Reaktionen der Lärmschutzwandsteher werden über die gesamte Versuchsdauer messtechnisch dokumentiert. Es wurden unterschiedliche Typen von Lärmschutzwandstehern getestet und die Auswirkungen von Ausführungsmängeln auf die Dauer haftigkeit experimentell untersucht. Die Ergebnisse der durchgeführten Ermüdungsversuche werden umfassend dargelegt und diskutiert.

Experimental investigation on fatigue behaviour of noise barrier steel posts and their fastenings on structures
The fatigue behaviour of noise barrier steel posts and their fastenings on structures are experimentally studied and valuated. Beside the fatigue prone welded joints between steel post and base plate, the threaded bolts that are executed for fastening the posts to the concrete beams are investigated. The fatigue tests are performed under dynamic loading by taking the realistic amplitudes of impulsive aerodynamic pressure and suction loads that occur during train passing into account. The expectable lifetime of the post and its fastenings will be calculated. All dynamic fatigue tests are performed till 5 Million load cycles, except if precocious structural fatigue failures occur. The dynamic loading is applied by use of a closed-loop controlled servo-hydraulic cylinder and the resul ting structural response is measured over the full test duration. Different types of steel posts and their fastening elements were tested, and potential execution faults were applied to study their influence on the resultant fatigue lifetime. The results of performed fatigue tests are discussed in detail.

Im Artikel wird das Schwingungsantwortverhalten von Eisenbahnbrücken infolge Zugüberfahrt unter Berücksichtigung von nichtlinearen Effekten untersucht und bewertet. Die betrachteten Nichtlinearitäten beziehen sich auf die bei realen Eisenbahnbrücken festgestellte Amplitudenabhängigkeit der Eigenfrequenzen. Im ersten Teil werden die bei durchgeführten dynamischen Messungen an realen Eisenbahnbrücken detektierten Nichtlinearitäten dargestellt und diskutiert. Der Fokus liegt dabei auf einfeldrigen Stahlbetonplattentragwerken mit Schotteroberbau. Die Grundlagen des nichtlinearen Duffing-Schwingers mit unterlinearer Federkennlinie werden dargelegt und die besonderen Effekte von nichtlinearen Schwingungen werden erläutert. Im zweiten Teil werden numerische Simulationen der Zugüberfahrten unter Betrachtung von nichtlinearen Balkenmodellen durchgeführt. Bei den Simulationsberechnungen wird die Amplitudenabhängigkeit der Eigenfrequenzen berücksichtigt und die Tragwerksantworten bei Zugüberfahrt in der Form von Resonanzkurven dargestellt. Zu Vergleichszwecken werden die Berechnungen auch an linearen Balkenmodellen mit konstanten Eigenfrequenzen durchgeführt und die sich ergebenden Abweichungen diskutiert. Der Einfluss der untersuchten Nichtlinearitäten auf das Schwingungsverhalten von Eisenbahnbrücken wird herausgearbeitet und Empfehlungen für die zukünftige Berücksichtigung dieser Effekte bei dynamischen Berechnungen der Zugüberfahrt werden angegeben.

Dynamic analysis of the train crossing of railway bridges under consideration of non-linear effects
In this article, the vibration response of railway bridges due to train crossing is investigated and evaluated under consideration of nonlinear effects. The considered nonlinearities refer to the amplitude dependency of the natural frequencies, which was observed for several real railway bridges. In the first part, the nonlinearities detected during dynamic measurements on real railway bridges are presented and discussed. The focus is on single-span reinforced concrete slab bridges with ballasted superstructure. In addition, the basics of the nonlinear duffing oscillator with sublinear spring characteristic are presented and the special effects of nonlinear oscillations are explained. In the second part, numerical simulations of train crossings are carried out under consideration of nonlinear beam models. The amplitude dependency of the natural frequencies is taken into account in the simulations and the structural responses during train crossing are presented in the form of resonance curves. For comparison purposes, the calculations are also carried out on linear beam models with constant natural frequencies and the resulting deviations are discussed. The influence of the investigated nonlinearities on the vibration behavior of railway bridges is highlighted and recommendations for the future consideration of these effects in dynamic calculations of train crossing are given.

Die dynamischen Kennwerte einer zweigleisigen Eisenbahnbrücke, ausgeführt als Stahlbetonrahmentragwerk, werden unter Anwendung der krafterregten Schwingungsanregungsmethode bei unterschiedlichen Ausbauzuständen untersucht. Ziel der experimentellen Untersuchungen ist die quantitative Bewertung des Steifigkeits- und Dämpfungsbeitrags von unterschiedlichen, bei Stahlbetonrahmentragwerken ausgeführten Ausbauelementen. Die bei unterschiedlichen Ausbauzuständen messtechnisch ermittelten dynamischen Kennwerte werden mit Ergebnissen aus einer parallel zur Messung durchgeführten numerischen Simulationsberechnung verglichen und diskutiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass bei zeitlich nahe aufeinanderfolgenden Messungen das Hinzufügen von Ausbauelementen einen geringen Einfluss auf die erste Eigenfrequenz des Tragwerks hat. Die zur ersten Eigenfrequenz zugehörige Lehrsche Dämpfung nimmt mit zunehmendem Fertigstellungsgrad des Tragwerks durchwegs zu.

Investigations on dynamic proberties of a railway bridge at different stages of construction
Dynamic properties of a two-track railway bridge, constructed as a concrete frame structure, are measured using forced excitation at different stages of construction. Goal of the experimental investigations is a quantitative assessment of the individual changes in stiffness and damping. The dynamic properties measured at different stages of construction are compared and discussed with results from a numerical calculation prior to the measurements. The results of the investigations show, that addition of elements during the construction in a short time period has a minor influence on the first eigenfrequency. The damping of the fist eigenfrequency according to Lehr rises with a higher degree of completion.

Im Aufsatz wird die Effektivität eines passiven Festkörperschwingungsdämpfers zur Reduktion der infolge dynamischer Einwirkungen ausgelösten erzwungenen Schwingungen von turmartigen Ingenieurkonstruktionen wie z. B. Windenergieanlagen experimentell an einem Modellversuchsstand untersucht und bewertet. Der Modellversuchsstand besteht aus einem mit geringer Strukturdämpfung ausgeführten eingeschossigen Stockwerkrahmen, dessen Grundeigenfrequenz auf ca. 1 Hz abgestimmt wird. Zu Vergleichszwecken wird im Modellversuchsstand auch die Effektivität eines konventionellen passiven Flüssigkeitsdämpfers untersucht und die erzielten Ergebnisse miteinander verglichen. Der Festkörperschwingungsdämpfer besteht aus einer halbkreisförmigen Bahn, in der eine zylindrische Walze eine reibungsbehaftete Rollbewegung ausführt. Der untersuchte Schwingungsdämpfer weist somit eine Analogie zum konventionellen Pendeldämpfer auf. Zu Beginn werden die theoretischen Grundlagen und die optimale Abstimmung der im Modellversuchsstand untersuchten Schwingungsdämpfertypen dargelegt. Es werden freie Schwingversuche des Stockwerkrahmens ohne und mit aktivierten Schwingungsdämpfern durchgeführt und die in den Versuchen erzielte Schwingungsdämpfungseffektivität wird für den Festkörperschwingungsdämpfer und für den Flüssigkeitsdämpfer dargelegt.

Experimental investigation of a passive solid body vibration damper for engineering structures
This paper deals with the effectivity of a solid body damper for tower like constructions such as wind turbines. To research and evaluate the effectivity, a small-scale model of the damper and a single level frame with a low resonant frequency of 1 Hz are combined. In addition, the model of the solid body damper is compared to the model of a liquid column damper. The solid body damper consists of a semicircle track in which a cylinder is performing a rolling movement influenced by friction. This type of damper has similarities to a conventional pendulum damper. At first, the theory of both damper types and their optimal parameters are explained. Next, the oscillation of the frame without and with the two activated damper types is measured and evaluated in terms of their effectivity. The results are described and discussed.

Die bei Zugfahrten in Eisenbahntunneln auftretenden druckwellen- und strömungsinduzierten aerodynamischen Belastungen werden dargelegt und in Bezug auf die Beanspruchungswirkungen der in modernen Bahntunneln ausgeführten unterschiedlichen Einbauten diskutiert. Es wird gezeigt, dass die in den derzeitigen Richtlinien und Normen angegebenen Belastungsgrößen tw. unvollständig sind und insbesondere die Effekte einer Wirbelablösung am Heck des fahrenden Zugs mit der daraus sich einstellenden hochgradig dynamischen Wirbelschleppe nicht abdecken. Im Zuge von mehreren Messkampagnen und begleitenden numerischen Simulationsberechnungen wurden in Österreich die in der Realität bei Zugfahrten in Eisenbahntunneln tatsächlich auftretenden aerodynamischen Belastungen abgeleitet und darauf aufbauend für unterschiedliche Einbauten die bei der Bemessung anzusetzenden Belastungswerte formuliert. Bei den Simulationsberechnungen wurde insbesondere auch die bei langen Tunneln maßgebende Fahrt von mehreren Zügen dicht hintereinander untersucht. Die Durchführung dieser numerischen Simulationsberechnungen und Messkampagnen unter realen Betriebsbedingungen in schnell befahrenen eingleisigen Eisenbahntunneln sowie die erzielten Ergebnisse werden dargelegt.

Aerodynamic loads to installations in high-speed railway tunnels
The pressure wave and flow-induced aerodynamic loads occurring during train runs in railway tunnels are described and discussed with reference to the different installations in modern railway tunnels. It is shown that the load values given in the current guidelines and standards are partly incomplete and in particular do not cover the effects of vortex shedding at the rear of the moving train with the resulting highly dynamic wake vortex. In the course of several measurement campaigns and accompanying numerical simulations, the aerodynamic loads actually occurring in reality during train travel in railway tunnels were recorded in Austria and based on this, the load values to be used in the design were formulated for different installations. In the numerical simulations, the decisive travel of several trains in close succession in long tunnels was also examined. The execution of these numerical simulations and measurement campaigns under real operating conditions in fast single-track railway tunnels as well as the results obtained are presented.

Im vorliegenden Aufsatz wird in Ergänzung zum Teil 1 - Ermüdungsverhalten - das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen, die bei der Befestigung von Lärmschutzwandstehern auf Kunstbauten ausgeführt werden, experimentell untersucht und bewertet. In einem indikativen Vorversuch wurden insgesamt vier Messserien durchgeführt, bei denen die Verbindung mit einem vorab definierten Anziehdrehmoment jeweils dreimal hintereinander mutterseitig angezogen und wieder gelöst wurde. Als Schmiermittel wurde die Feststoffschmierpaste Molykote 1000 angewendet. Die in den Vorversuchen verwendeten Gewindebolzen und Muttern sind aus nichtrostendem Stahl A4-80 hergestellt und weisen den Durchmesser M20 auf. Die Vorversuche dienen zur Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Typen von Scheiben auf die sich ergebende Größe der Vorspannkraft im Gewindebolzen. Da geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl derzeit normativ nicht geregelt sind, wurden am Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen ergänzende experimentelle Untersuchungen im Sinne einer Verfahrensprüfung an einem kalibrierten Anziehprüfstand durchgeführt. Auf Grundlage dieser an Gewindebolzen M16 und M20 aus nichtrostendem austenitischem Stahl A4-80 in Kombination mit Keilsicherungsscheiben durchgeführten Anziehversuche wurde eine Verfahrensanweisung für das mutterseitige Vorspannen abgeleitet.

Experimental investigation on the preload behaviour of noise barrier steel post fastenings on structures
In addition to part 1 - fatigue behaviour in the present article the preload behaviour of noise barrier steel post fastenings on structures is experimentally studied and valuated. In a first indicative pre-test altogether four bolted connections were preloaded and released three times consecutively with a defined level of tightening torque and in every test the solid lubricant Molykote 1000 was applied. The tested threaded bolts and screw nuts are made of stainless steel A4-80 of M20 dimension. Beside the investigation of the preload behaviour of the bolted connection the pre-tests were performed to study the influence of different washer types to the resulting preload level within the threaded bolts. Due to the fact that bolted connections made of stainless steel are currently not regulated in civil engineering standards, it was decided to perform additional experimental tests in term of a tightening procedure test on the calibrated tightening-torque testing machine facility for mechanical fasteners of the Institute for Metal and Light Weight Structures of University of Duisburg-Essen. On the basis of the performed tightening-torque tests considering threaded bolts of M16 and M20 dimension made of stainless steel in combination with stainless steel wedge-lock washers and solid lubricant a tightening procedure for preloading threaded bolts made of stainless steel was defined.

Es werden neue innovative Ansätze zur performancebasierten Zustandsbeurteilung und Lebensdauerprognose von Ingenieurkonstruktionen auf Grundlage eines hybriden und modellbasierten Zuverlässigkeitsindex vorgestellt. Die Methode beruht auf der Zusammenführung der Ergebnisse aus rein visuellen Zustandsprüfungen von Ingenieurkonstruktionen mit vorhandenem Expertenwissen aus Versuchen und Berechnungen. Mittels Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) werden die Zustandsklassen aus der heuristischen visuellen Inspektion und das vorhandene Expertenwissen zur verfeinerten Ermittlung des zustandsabhängigen Zuverlässigkeitsindex unter Berücksichtigung der entsprechenden Schadensfolgeklassen (CCn) bei einem bestimmten Lebensalter der Konstruktion herangezogen. Es werden vier unterschiedliche Modelle für die Prognose der zukünftig sich ergebenden Zustandsentwicklung/Degradation und der zu erwartenden Lebensdauer der betrachteten Ingenieurkonstruktion vorgestellt. Diese methodischen Ansätze werden am Beispiel einer bei Zugvorbeifahrt hochgradig dynamisch beanspruchten Lärmschutzwandkonstruktion der Bahn zur Zustandsbeurteilung und Lebensdauerprognose skizziert.

Approaches for the performance-based condition assessment and lifetime prognosis of engineering structures
The contribution discusses approaches for the performance-based condition assessment including consequence class concepts and service life prediction procedures of complex high loaded structural components as used in railway engineering. These approaches are based on hybrid monitoring and modelling based reliability index concepts and includes the merging of the results from purely visual status checks of engineering constructions with existing expert knowledge from tests and calculations. Using artificial intelligence (AI) methods, the condition classes from the heuristic visual inspection and the existing expert knowledge for refined determination of the condition-dependent reliability index under consideration of the corresponding damage consequence classes (CCn) at a certain age are used. Four different models for the prognosis of the future state development / degradation and the expected lifespan of the considered engineering construction are presented. These methodical approaches are outlined using the example of a dynamically stressed noise barrier construction due to train passing for condition assessment and (remaining) service life forecast.

Bei großflächig verglasten, mehrgeschossigen Bürogebäuden liegen doppelschalige, hinterlüftete Glasfassaden nach wie vor im gestalterischen Trend. Die Konstruktionsdetails der Fassade haben einen erheblichen Einfluss auf die sommerliche Überhitzung der Luft im Fassadenzwischenraum (FZR), in dem auch der Sonnenschutz platziert ist. Es empfiehlt sich daher, die Details einer doppelschaligen Fassade im Hinblick auf die sommerlichen Temperaturverhältnisse zu optimieren. Die üblichen Methoden einer standardmäßigen bauphysikalischen Planung sind für eine derartige Optimierung nur sehr bedingt verwendbar. Im vorliegenden Beitrag wird anhand des Projektes Neues K & H Bank-Gebäude in Budapest exemplarisch aufgezeigt, wie mit Hilfe von moderner Simulationstechnik die Ausbildung einer doppelschaligen Fassade evaluiert und anschließend optimiert werden kann.

Evaluation and optimization of a double skin façade with the help of computational simulations.
Natural ventilated double skin façades still prove to be trendy design choices for multi-story office buildings with large glazed surfaces. The construction design details of these façades have a significant impact on the summer overheating of the air in the façade cavity, in which the shading is positioned also. Therefore it is recommended to investigate and optimize the parameters of the double skin façade concerning the summer temperature conditions. The usual methods of standard building physical planning have limited application possibilities for optimizing these kinds of systems. Therefore in the following article through the example of the K°&°H Bank, Budapest, we are going to explain how the modern simulation techniques can support the constructional design of double skin façades first by evaluation, then subsequently, by optimization.

Flachgründungen auf verbessertem Baugrund werden in der Praxis immer häufiger als technische und wirtschaftliche Gründungsalternative zu Tiefgründungen ausgeführt. Zur Quantifizierung des möglichen Verbesserungsgrades durch den Wasserentzug von Trockenmörtelsäulen, hergestellt nach dem CSV-Verfahren, wurden an der Hochschule Konstanz umfangreiche Laborversuche durchgeführt. Ziel war es, für die Praxis Bemessungsempfehlungen zu entwickeln, auf deren Grundlage der Verbesserungsgrad analytisch abgeschätzt werden kann. Nach Erläuterung der Versuchsergebnisse wird mit einem Zahlenbeispiel ein einfaches Bemessungsverfahren vorgestellt. Neben dem durch den Wasserentzug verursachten Verbesserungsgrad kann hierin auch der durch die Verdrängung resultierende Verbesserungsanteil mit quantitativer Einschränkung berücksichtigt werden. Im Ergebnis ist eine numerische Abschätzung des Verbesserungsgrades allein mithilfe von klassischen bodenmechanischen Ansätzen möglich.

Ground improvement by the CSV method - Recommendations - based on laboratory findings - how to estimate the degree of improvement of soil properties by dry mortar pillars
Increasingly, shallow foundations on improved ground are implemented as technical and economical alternatives to deep foundations. In order to quantify the degree of possible improvement by dehydrating dry mortar columns with the CSV method, extensive laboratory tests were performed at the University of Konstanz. The goal was to develop design recommendations for practical use enabling the analytical estimation of the degree of possible improvement. After discussing the experimental results, a simple design method is introduced using a numerical example. Besides the improvement caused by dehydration, the degree of improvement due to displacement can also be considered with a quantitative restriction. As a result, a numerical estimate of the degree of improvement is possible by solely using classical soil mechanics approaches.

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Die aktuelle Marktsituation steht im Bereich der Infrastruktur im Allgemeinen und vor allem im Brückenbau in einem besonderen Kontext. Waren die beiden großen Epochen des Stahlbrückenbaus, der Beginn der Massenmobilität in den 60er und Anfang der 70er Jahre des vergangenen Jahrhunderts sowie die Maßnahmen nach der Wiedervereinigung mit Ende der 90er und zu Beginn des 21. Jahrhunderts, geprägt durch Neubauten weitestgehend auf der grünen Wiese, so stehen wir heute womöglich am Anfang einer weiteren Phase mit wesentlich geänderten Rahmenbedingungen. Der Neubau von Fernstraßen wird sich auf einige Lückenschlüsse reduzieren. Dafür gilt es, das vorhandene Straßennetz fit für das nächste Jahrhundert zu machen. Nicht nur die in die Jahre gekommenen Bauwerke, auch die zu keiner Zeit erwartete Zunahme des Verkehrs und insbesondere des Schwerverkehrs führt zu Sanierungen und Erneuerungsmaßnahmen in nie gedachtem Umfang. Dabei stellt das Bauen unter der Aufrechterhaltung des Verkehrs eine besondere Herausforderung dar.

Major bridges in Germany - Yesterday - today - tomorrow.
The current market situation in the field of infrastructure in general and especially the superstructure are placed in a special context. Whereas the history of steel bridges started with the beginning of mass mobility in the 60s and early 70s of the last century as well as the reunification in the late 90s, our century is now battled with completely different conditions. A new area has started and is challenging us with all its pros and cons. The construction of new highways will be reduced to the closing of gaps. Therefore it is really important to focus on the existing road network and its future. Not only are old constructions a huge problem, especially the increase of traffic and particularly heavy load traffic are leading to redevelopment and renewal in never existing extent. All this leads to a very special challenge during the execution of all road and construction works.

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Im Wohngebiet Mannheim-Gartenstadt erfolgen in den Jahren 2001 bis 2008 umfangreiche Teilmodernisierungs-, Vollmodernisierungs- und Abbruchmaßnahmen sowie anschließende Neubebauung. Insgesamt werden 10 zweigeschossige Wohnbauten mit rund 230 Wohnungen aus den 1930er und 1950er Jahren modernisiert. Die Wohnungen sind sanierungsbedürftig, da sie sowohl baulich als auch anlagentechnisch nicht mehr dem heutigen Standard entsprechen. Mit den baulichen Maßnahmen verfolgt die GBG - Mannheimer Wohnungsbaugesellschaft auch das Ziel, die Attraktivität des Wohnquartiers zu steigern. Bis Ende 2003 ist der Abschluß der Modernisierung von 3 Gebäuden mit insgesamt 68 Wohnungen geplant. Bei der bisherigen Sanierung wurden lediglich die gesetzlichen Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllt. Künftig wird bei einer Wohnzeile mit 6 Wohnhäusern ein weit über diese Anforderungen hinausgehendes energetisches Niveau angestrebt. Diese Gebäude sollen energetisch zu 3-Liter-Häusern ertüchtigt werden. Im Bereich des Wohnungsneubaus wurde dies schon erfolgreich umgesetzt. Beim Bauen im Bestand stellt es noch eine Herausforderung dar. Als 3-Liter-Häuser werden Niedrigenergiehäuser bezeichnet, die für die Beheizung (einschließlich Hilfsenergie) einen jährlichen Primärenergiebedarf von weniger als 34 kWh/m²a aufweisen. Dies entspricht dem Primärenergieinhalt von 3 Litern Heizöl.