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Die terrestrische Mikrowelleninterferometrie ist ein im Bauwesen noch wenig bekanntes Messverfahren, das die berührungslose Erfassung von Verformungen einer Struktur mit einer Genauigkeit bis in den Submillimeterbereich und einer Abtastrate von bis zu 4 kHz ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Mikrowelleninterferometrie die Möglichkeit, das Bewegungsverhalten mehrerer Punkte entlang eines Profils zeitsynchron zu beobachten. Aufgrund der hohen Messrate kann auch die dynamische Strukturantwort aufgezeichnet werden, die unmittelbar zur Ableitung modaler Strukturkennwerte (Eigenfrequenzen, Dämpfungsmaße) genutzt werden kann, während die Entfernungsauflösung die direkte Ermittlung von Eigenformen ermöglicht. Dieser Beitrag gibt eine kurze Einführung in die Funktionsweise des Messverfahrens und erläutert Randbedingungen und Grenzen der Messmethode hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bei dynamischen Messungen an Eisenbahnbrücken. Die Erkenntnisse wurden anhand umfangreicher und systematischer experimenteller Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn AG gewonnen. Hieraus wurde eine Bewertungsmatrix erstellt, die die Eignung der Mikrowelleninterferometrie für unterschiedliche bahnspezifische Messaufgaben an Baustrukturen veranschaulicht. In Teil 2 werden ausgewählte Messergebnisse im Vergleich mit konventionellen Messverfahren und dynamischen Strukturberechnungen gezeigt, die an Eisenbahnbrücken ermittelt und zur Validierung des Messverfahrens genutzt wurden.

Dynamic measurements of railway bridge displacements through microwave interferometry - Part 1: measurement method
The microwave interferometry is a rather new measuring technique, yet little-known in civil engineering applications. It allows the non-contact acquisition of structural displacements with accuracy in the sub-millimetre range at a sampling rate of up to 4 kHz. The high sampling frequency allows also the caption of dynamic structural responses, which can be used for a straightforward determination of the main modal parameters of the structures (natural frequencies, damping ratios). Furthermore, the synchronous acquisition of the overall motion of the targeted object is possible due to a high range resolution, which facilitates a direct identification of modal shapes. This paper gives a short introduction of the measurement method and outlines its boundary conditions and limitations with respect to applications in railway bridge dynamics. The knowledge has been gained on the basis of comprehensive systematic experimental investigations performed within the frame of a cooperation project with the German Railways (Deutsche Bahn AG). As a result an evaluation matrix was created, which clearly illustrates the applicability of the microwave interferometry for different railway-specific tasks. The second part will present selected results of microwave interferometry measurements of railway bridges in comparison to parallel conventional measurements and the corresponding numerical investigations, which were used for the validation of the measurement technique.

Hochfeste und ultrahochfeste Stahlfaserbetone eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz bei extremen mechanischen Beanspruchungen. Das für diesen Einsatz erforderliche duktile Bruchverhalten unter Zugbeanspruchung wird ausschließlich durch die Zugabe von geeigneten Stahlfasern und deren Wirkung in der Zementsteinmatrix erreicht. Für eine gezielte stoffliche Optimierung des Systems sind fundierte Kenntnisse zur Wirkungsweise der Stahlfasern notwendig, die bei bisherigen Untersuchungen lediglich auf Basis von klassischen Messverfahren zerstörender Prüfungen gewonnen wurden. Durch das Einbeziehen von Methoden der zerstörungsfreien Materialcharakterisierung können das Bruchverhalten hochfester und ultrahochfester Stahlfaserbetone orts- und zeitaufgelöst untersucht und die einzelnen Phasen des Schädigungsprozesses identifiziert werden.
Anhand der vorliegenden Ergebnisse von Zugversuchen eines ultrahochfesten Stahlfaserbetons wird der kombinierte Einsatz von Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit in der Analyse des Bruchverhaltens diskutiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi unter Zugbelastung durch die einzelnen Verfahren und dem Vergleich zu klassischen Messmethoden (z. B. Extensometer). Die Zugversuche wurden dazu parallel durch optische Verformungsanalyse mittels Bildkorrelation (DIC), Schallemissionsanalyse (SEA) und 3-D-Computertomografie (CT) begleitet.

Methods for analyzing the fracture behavior of high-strength steel fiber-reinforced concretes
High-strength and ultra-high strength fiber-reinforced concretes are most suitable for applications with extreme mechanical loads. These extreme conditions require a ductile behavior under tensile loading, which is obtained solely by the addition of steel fibers and their working mechanism. Profound knowledge on the working mechanism of the steel fibers is necessary for optimizing this material. Usually, this knowledge is obtained by means of classical measuring techniques of destructive tests. Adopting measuring techniques from non-destructive material testing helps to analyze and to identify the different stages of the fracture mechanism of high-strength and ultra-high strength fiber-reinforced concretes in detail.
The application of different non-destructive measuring techniques is shown exemplary on tensile tests conducted on an ultra-high strength fiber-reinforced concrete and its applicability for analyzing the fracture behavior is discussed. The main focus is on the characterization of the relevant failure modes under tensile loading by the different measuring techniques and the comparison with classical measuring techniques (e. g. extensometer). The tensile tests have been analyzed by optical deformation measurements using digital image correlation (DIC), acoustic emission analysis (AE), and 3D computed tomography (CT).

Das Verständnis von Impaktvorgängen auf Stahlbetonstrukturen ist von grundlegender Bedeutung für die Auslegung von Bauwerken in Hinblick auf die Bewertung außergewöhnlicher Belastungssituationen, wie beispielsweise Steinschlag oder aber Fahrzeug- oder Flugzeuganprall. Bei hohen Verzerrungsraten, die sich bei derartigen Belastungen im Bauteil einstellen, wird ein anderes Material- und Werkstoffverhalten beobachtet als unter quasi-statischen Einwirkungen. Dieses äußert sich zum Beispiel durch eine Zunahme der Festigkeit bei steigender Verzerrungsrate. Daher ist eine Analyse und Bewertung des Tragverhaltens von Bauteilen unter derartigen Belastungszuständen geboten, um das Tragverhalten auf Material- und Bauteilebene zu ermitteln und Tragreserven erkennen zu können. Eine entsprechende Methodik und der Einsatz geeigneter Messtechnik sind dafür essenzielle Voraussetzungen.
Der vorliegende Aufsatz richtet seinen Fokus auf die messtechnischen Methoden und die Herausforderungen bei schnell ablaufenden Belastungsvorgängen. Am Beispiel der experimentellen Untersuchung von Stahlbetonplatten unter Impakt, bei denen Belastungszeiten von wenigen &mgr;s und ms auftreten, werden der Versuchsaufbau und die Mess- und Analysesysteme in Hinblick auf die Messmethoden und die erzielten Messergebnisse beschrieben. Die Ermittlung von Zeitverläufen bzgl. der Impaktgeschwindigkeit, der Reaktionskräfte, des Verformungsverhaltens sowie auch der Bestimmung von Schallwellengeschwindigkeiten innerhalb des Bauteils erfordert eine entsprechend hohe Abtastrate bei der Signalaufzeichnung. Diese Ergebnisse ermöglichen letztlich eine ganzheitliche Bewertung des Strukturverhaltens und der Schädigungsphänomene.
Schallwellengeschwindigkeit

Metrological challenges analyzing high dynamic impact on reinforced slabs
The comprehension of high dynamic impact processes on reinforced concrete structures is of essential importance for the dimensioning of structures regarding exceptional loading scenarios like airplane impacts. Since, for high strain rates in comparison with quasi-static conditions an altered material behavior appears, an adequate methodology and application of appropriate measurement is required to assess the structural behavior of building components.
The present paper describes the metrological methodology and the challenges of the experimental investigations of reinforced concrete slabs under impact with loading periods of only a few &mgr;s or ms. The determination of time history curves of impact velocities, bearing forces, displacements and the determination of sound wave velocities inside the structure requires an appropriate high sampling rate with the signal recording. The results lately lead to a holistic assessment of the structural behavior and the damage phenomena of such processes.

Die Instandsetzung von bestehenden Massivbrücken durch externe Vorspannung stellt eine verbreitete Maßnahme der Tragwerksertüchtigung dar, da so Defizite in der Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken kompensiert und eine Verlängerung der Nutzungsdauer erreicht werden können. Ein wichtiges Detail solcher Verstärkungsmaßnahmen ist die Endverankerung der externen Spannglieder, da hier beachtliche Kräfte in das Bauwerk eingeleitet werden. An drei mit externer Vorspannung verstärkten Talbrücken in Hessen wurde ein Monitoring installiert. Es wurden Wegaufnehmer in Längs- und Querrichtung der Brücke an die Verankerungsblöcke und Dehnungsmessstreifen an die Querspannstäbe installiert, um die Kraftübertragung zu überwachen. Zusätzlich wurde die Luft- und Bauwerkstemperatur aufgezeichnet. Über den Beobachtungszeitraum von mehr als drei Jahren konnten sowohl die Auswirkungen der Verstärkung erfasst als auch der Effekt der kurz- und langzeitigen Temperaturschwankungen beobachtet werden. Auch die Spannkraftverluste der Spannstäbe wurden verfolgt. Die Messergebnisse wurden kontinuierlich ausgewertet und bei Überschreitung definierter Grenzbedingungen wurde eine automatisierte Warnung ausgelöst. Bei einem der Bauwerke konnte zudem die Überfahrt von Schwertransporten mithilfe der Monitoringeinrichtung überwacht werden. Insgesamt lieferten die Messungen wertvolle Hinweise zum Tragverhalten sowie zur Interaktion zwischen Verstärkung und Bestandsbauwerk.

Monitoring of reinforced concrete bridges retrofitted by external tendons
An established retrofitting method for bridges with deficits in their load bearing capacity is the installation of external tendons to increase the lifespan of the structure. A critical detail of the retrofitting is the anchorage block, where significant forces have to be introduced into the existing superstructure. Therefore, the anchorage blocks of three bridges in Hessen were monitored. They were fitted with extensometers, strain gauges were installed on prestressing rods and the temperature was recorded. Furthermore alert protocols were established, to detect potentially critical situations. The effects of different construction stages were tracked. The influence of short- and long-term temperature changes on the readings was assessed. In summary, the monitoring provided valuable insights into the structural interaction between the existing superstructure and the elements of the retrofitting.

Im Norden von Bangkok (Thailand) wurde in den letzten Jahren zur Entlastung der umliegenden Straßenzüge in der Provinz Nonthaburi ein neuer Autobahnabschnitt realisiert, dessen Hauptmerkmal eine Extradosed-Brücke über den Chao Phraya mit einer Gesamtlänge von 460 m darstellt. Das Bauwerk, bestehend aus zwei Pylonen mit goldener Kuppel, trägt mit 96 Schrägseilen einen Hohlkastenquerschnitt, ausgelegt für sechs Fahrstreifen, über den Fluss. Zur Überwachung des Tragverhaltens wurde vom Bauherrn ein umfangreiches Monitoringsystem ausgeschrieben, welches von Schimetta Consult in Kooperation mit DYWIDAG Systems International GmbH optimiert, geplant und umgesetzt wurde. 45 Sensoren überwachen dauerhaft die Temperaturen, Dehnungen und Durchbiegungen der Brücke, Neigungen der Pylone, Öffnung der Fahrbahnübergänge, Windgeschwindigkeiten, Beschleunigungen und Seilkräfte. Die Daten werden automatisiert vor Ort gespeichert, über eine UMTS-Verbindung auf einen externen Server übermittelt und dem Bauherrn innerhalb weniger min über eine Homepage zur laufenden Kontrolle zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus werden die Messdaten in einem halbjährlichen Intervall zusammengefasst und analysiert sowie die Ergebnisse dem Bauherrn in einem Messbericht übermittelt. Das Monitoringsystem zeichnet seit Messbeginn Anfang 2015 zuverlässig Daten auf und ermöglicht so einen guten Einblick in das Tragverhalten des Objekts.

Monitoring of the new cable-stayed bridge over the Chao Phraya, Nonthaburi, Thailand
To the north of Bangkok (Thailand), a new motorway section has been realized in recent years to relieve the surrounding routes in Nonthaburi Province, whose main characteristic is an extra-dosed bridge over the Chao Phraya river with a total length of 460 m. The building consists of two pylons with golden domes and 96 stay cables carrying a box girder cross-section designed for six lanes across the river. To monitor the structural behavior of the bridge an extensive monitoring system was awarded by the client to DYWIDAG Systems International GmbH in cooperation of Schimetta Consult who have optimized, designed and realized the system. 45 sensors are monitoring permanently temperatures, strains and deflections of the bridge, inclinations of the pylons, movements of the expansion joints, wind velocities, accelerations and cable forces. The data are automatically stored on site, provided via a UMTS connection to an external server within a few minutes, enabling continuous display of the signals on a homepage for easy access by the client. In addition, the measurement data are being summarized on a half-year base and the results are submitted to the clients by a measurement report. The monitoring system is continuously acquiring data since opening of the structure early 2015 to regular traffic, enabling a very good insight to the structural behaviour.

Die Straßenverkehrsinfrastruktur ist durch steigende Belastungen und zunehmende Durchschnittsalter mittlerweile vielfach am Rande der Leistungsfähigkeit angelangt. In Zukunft werden Baumaßnahmen in erheblichem Umfang durchzuführen sein. Damit diese Erhaltungsmaßnahmen technisch und wirtschaftlich optimal durchgeführt werden können, ist es notwendig, frühzeitig und umfassend über den aktuellen Zustand, vor allem der Brücken, informiert zu sein. Hierfür ist es notwendig, den Zustand dieser zu erfassen, neue innovative Techniken zur Unterstützung der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 sollen hinsichtlich ihrer Eignung überprüft werden.
Unbemannte Fluggeräte bzw. UAS (Unmanned Aerial System) bieten vielfältige Möglichkeiten zur Bilderfassung und können als unterstützendes technisches Hilfsmittel bei der Bauwerksprüfung zum Einsatz kommen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden drei Brücken mithilfe von UAS beflogen, wodurch Schäden identifiziert werden konnten. Insbesondere die Möglichkeit zur Befliegung schwer zugänglicher Stellen, Zeitersparnis während einer Prüfung und die automatisierte Schadenserkennung machen diese Technologie für die Brückenprüfung interessant. Durch die gezielte Anwendung der UAS-Technologie kann eine Reduzierung der Nutzungseinschränkung des Bauwerks verbunden mit einer Qualitätssteigerung der Ergebnisse erreicht werden.

Structural inspection supported by new inspection techniques - First results
The road infrastructure has reached the edge of its service capability by increased external impacts and increasing average age and maintenance measure will be implemented in future to a considerable extent. To carry out the maintenance measures in a technically and economically optimal may, it's necessary to be informed at an early stage as fully as possible about the current state of the structure. For this it's necessary to find and evaluate new innovative techniques to support bridge inspection in accordance with German Standard DIN 1076.
Unmanned Aerial Systems (UAS) provide a range of possibilities of photo recording and may thus be used as an auxiliary in bridge inspections. As part of this research project, flights were operated to three bridges and the use of UAS allowed identifying damage to the bridges in question. Given the possibility to operate flights to areas which are not easily accessible as well as time savings during testing offered by the use of UAS, this technology seems attractive for inspections of bridges. The targeted use of UAS will result in reduced service failures and an increase in the quality of results.

Die Langzeitüberwachung von Bauteilen (Structural Health Monitoring, SHM) ging in den letzten Jahren zunehmend von verkabelten Sensoren [1] zu kabellosen Sensornetzwerken (WSN) [2] über. Frühwarnsysteme sollen rechtzeitige Signale senden, wenn Schädigungsprozesse einsetzen, wenn ein Bauteil z. B. zu feucht wird (Deiche, Staumauern), oder wenn Feuchteprozesse in Bauteilen auftreten, die den Transport von schädlichen Stoffen ermöglichen. Mittels handelsüblicher multifunktionaler Sensoren wie einem Bluetooth Low Energy (BLE) wurden erste Machbarkeitsuntersuchungen zur Massenfeuchtemessung durchgeführt. Die untersuchten Parameter sind der sogenannte Received Signal Strength Indicator (RSSI) eines Bluetooth-Low-Energy(BLE)-Signals und die abgestrahlte Sendeleistung eines eingebetteten BLE-Moduls. Das BLE-Modul kommuniziert mit einem mobilen smarten Empfänger wie einem Tablet oder einem Smartphone als SmartHub. Die Veränderung des RSS-Indikators ist ein Maß für die Veränderung der Feuchte im Bauteil, während die ausgesandte Signalstärke konstant bleibt. Wenn das BLE-Signal einen feuchten Bereich im Baumaterial durchläuft, verändert sich der RSS-Indikator. Nach erfolgreicher Machbarkeitsstudie wurde nun ein aus dem Netzwerk MI4G (Modern Industry for Germany) zwischen der Bundesanstalt für Materialprüfung und dem Klein- und mittelständigen Unternehmen LinTech GmbH heraus beantragtes ZIM-Projekt bewilligt. Der Bericht zeigt erste Ergebnisse von Voruntersuchungen und gibt einen Ausblick auf weitere Forschungsaktivitäten.

Moisture measurements in construction elements and other structures using Bluetooth Low Energy
During the last decade, the data transfer from long-term monitoring of data, recorded e. g. in structures and dams, was undergoing a challenge from cable connected sensors to Wireless Sensor Networks (WSN) [2]. The sensor networks shall act as early warning systems for the set-in of initiating damage processes or if, e. g., moisture penetrates a structural element or any massive structure (embankments, dykes, dams) that allow for adverse and damaging substances penetrating structural elements. During first feasibility tests we applied commercially available multifunctional sensors like a Bluetooth Low Energy (BLE) Module for investigation of the influence of moisture in a certain volume of building material on the received signal. The investigated parameters were the so-called Received Signal Strength Indicator (RSSI) of a Bluetooth Low Energy (BLE) Signal and the transmission power emitted by an embedded BLE-Module. The BLE-Module communicates with a mobile smart receiver as a tablet or a smartphone as s. c. SmartHub. The change of the RSS-Indicator is a measure for the damping as a result of changing moisture content in a structural element while the transmission power remains constant. While the BLE-Signal transfers a moist section in any material, eg. building material, the RSS-Indicator changes. After a successful feasibility study, a ZIM-project was confirmed, which was composed within the in the German Network MI4G (Modern Industry for Germany) between the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) with the small enterprise LinTech GmbH, Berlin. The report presents first results and gives an outlook on further research activities.

Die baurechtlichen Anforderungen an Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland verlangen eine Prüfung der Standorteignung für sowohl neue WEA als auch bestehende, benachbarte WEA. Unter Verwendung der bisherigen Verfahren ist es nicht möglich, die Prüfung der Standorteignung für alle WEA durchzuführen, wenn der Windpark aus WEA verschiedener Hersteller besteht. Um die Standorteignung für die bestehenden WEA dennoch zu gewährleisten und den Anforderungen der Behörden Genüge zu tun, werden die neuen WEA zunehmend mit reduzierter Leistung betrieben. Dieser Beitrag stellt eine Erweiterung des bisherigen Verfahrens für die Standorteignung nach DIBt 2012 vor. Aufwändige Lastberechnungen durch die Hersteller können vermieden werden. Das Verfahren kann neben den Herstellern auch durch Dritte angewandt werden, was beispielswiese die Prüfung der Standorteignung durch unabhängige Sachverständige erlaubt.

Site-specific assessment of wind turbines: A pragmatic approach
In Germany formal building regulations often request site-specific assessments of all Wind Turbine Generators (WTG) including new and existing ones. When using the current technical methods and guidelines, the assessment cannot be completed for all WTG, if the wind farm consists of different WTG types (produced by different manufacturers). Thus, in order to comply with the regulations, operators of WTG are forced to curtail the power of many WTG. In the present document a technical method is described extending the existing methodology for site-specific assessments according to DIBt 2012. The technical method describes a simplified load estimation model, which would enable other expert engineers - not only the manufacturer of the WTG - to carry out capacity checks as well.

Am 14. März d. J. war es wieder so weit: In einem großartigen Festakt wurde der Deutsche Brückenbaupreis 2016 vor über 1 200 Gästen im Hörsaalzentrum der Technischen Universität Dresden verliehen. Diesen bedeutenden Ingenieurpreis hatte die Bundesingenieurkammer gemeinsam mit dem Verband Beratender Ingenieure (VBI) bereits zum sechsten Mal für herausragende Leistungen auf dem Gebiet des Brückenbaus ausgelobt.
Er ging auch diesmal an ganzheitlich gelungene Brückenbauwerke in den beiden Kategorien “Straßen- und Eisenbahnbrücken” sowie “Fuß- und Radwegbrücken”, die Beiträge zur Baukultur leisten. Die Ingenieure, deren kreative Leistungen maßgeblich zum Entstehen der ausgezeichneten Brückenbauwerke geführt haben, erhielten die Preisskulptur [1]. Der alle zwei Jahre vergebene Ingenieurpreis der Königsdisziplin des Ingenieurbaus steht unter der Schirmherrschaft des BMVI. Hauptsponsor ist die Deutsche Bahn AG. Durch den Festakt führte die vom TV-Sender rbb bekannte Moderatorin PETRA GUTE.

Persönliches:
Manfred Curbach zum 60. Geburtstag / Konrad-Zuse-Medaille für Joaquin Diaz

Firmen und Verbände: 90 Jahre grbv / Sicheres Bauen in Deutschland gefährdet! / Concrete Design Competition entschieden / Streitlösungsordnung für das Bauwesen “runderneuert” zum 1. Juli 2016

Aus den Hochschulen: Kolloquium Konstruktiver Ingenieurbau

Zuschriften: Die Tücken der Selbstheilung bei Weißen Wannen

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Das Hauptdach eines wegen seiner Historie und auffälligen Baukonstruktion bekannten Bauwerks - des Hauses der Kulturen der Welt in Berlin - war hinsichtlich seines Zustands zu begutachten und in Bezug auf die Dauerhaftigkeit der vorhandenen Flüssigkunststoffabdichtung zu bewerten. Die Dachkonstruktion besteht aus einem zweiachsig gekrümmten Flächentragwerk mit umlaufendem Randbalken aus vorgespanntem Leichtbeton. Sie ist das Ergebnis des Wiederaufbaus von 1984 bis 1987 nach einem Teileinsturz der damaligen Berliner Kongresshalle im Jahr 1980. Die sehr dünne Dachschale besteht ebenfalls aus Leichtbeton und besitzt, wie der Randbalken auch, zum Schutz vor Feuchtezutritt eine eigens für diesen Zweck entwickelte Spritzabdichtung auf Polyurethanbasis. Die Auswahl der zum damaligen Zeitpunkt neuartigen Abdichtung sollte der Tatsache Rechnung tragen, dass die Bauweise des Daches zwingend einen Feuchtigkeitsschutz erfordert, der die erwarteten Formänderungen und Rissbewegungen des Daches schadlos kompensieren muss. Der folgende Beitrag berichtet über Art, Umfang und wesentliche Ergebnisse der Zustandsuntersuchungen an der Dachabdichtung, den Randbalken und den Widerlagern. Im Weiteren werden die aus den Untersuchungen resultierenden Instandsetzungsempfehlungen, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt Grundlage der Bauausführung sind, beschrieben. Neben der Darstellung der technischen Grundlagen und Besonderheiten des Bauwerks, die bei der Instandsetzung berücksichtigt werden müssen, wird auf Besonderheiten der Ausführung eingegangen.

The main roof of the “Haus der Kulturen der Welt” in Berlin
Which is very well-known on account of its history and striking structural design - was to be inspected by the author to determine its condition and analysed with regard to the durability of the existing liquid synthetic sealant. The roof structure consists of a biaxial, curved area-covering structural element with circumferential edge beams of pre-stressed lightweight concrete. This is the result of the reconstruction between 1984 and 1987 following a partial collapse of the then Berlin Congress Hall in 1980. The very thin roof shell is also made of lightweight concrete and, like the edge beams, has a polyurethane-based spray-on seal that was specially developed for this purpose as protection against the ingress of moisture. The reason why this, at the time, novel type of seal was chosen was that it should take into account the fact that the roof design urgently needed some kind of protection against moisture that had to compensate the expected changes shape and crack movements of the roof with no damage. The following article reports on the nature, scope and main results of the analysis of the condition of the roof seal, edge beams and abutments. It will also describe the repair recommendations resulting from the investigations, which form the basis of the execution of work at the present point in time. Apart from presenting the technical principles and special features of the building that have to be taken into account during any repairs, the special features of the execution will also be addressed.

Die verfügbaren numerischen Systeme zur Abbildung von Strömungsprozessen haben mittlerweile einen Entwicklungsstand erreicht, der es erlaubt, auch komplexe Vorgänge, wie z. B. Tunnelbrände, mit einigermaßen vertretbarem Rechenaufwand bereits sehr realistisch abzubilden. Damit besteht einerseits die Möglichkeit, die für den allgemeinen Fall entwickelten Temperatur-Zeit-Verläufe der Regelwerke unter tunnelspezifischen individuellen Randbedingungen kritisch zu hinterfragen. Andererseits lassen sich die im Brandfall zu erwartende Temperatur- und Rauchentwicklung sowie die Beanspruchung und Schädigung der Tunnelschale ohne die Erfordernis aufwendiger Großbrandversuche relativ wirklichkeitsnah beurteilen. Neben den bei Gewölbetunneln allgemein bestehenden Möglichkeiten einer nichtlinearen Berechnung (Nutzung von Umlagerungsmöglichkeiten) [1] bietet die simulationsgestützte Ermittlung von Brandeinwirkungen insbesondere bei der Nachrechnung bestehender Tunnel in vielen Fällen ein großes Potenzial - vor allem dann, wenn die Berechnung mit Regelbrandkurven umfangreiche Ertüchtigungsmaßnahmen nach sich ziehen würde, obwohl aufgrund der vorliegenden Randbedingungen deutlich geringere Bauteiltemperaturen zu erwarten sind. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst Brandereignisse in Tunneln und wesentliche Grundlagen der Herleitung von Temperatur-Zeit-Verläufen für die heiße Bemessung von Tunnelschalen diskutiert. Es werden dann die Möglichkeiten, Hintergründe und Grenzen einer Simulation von Brandszenarien mit numerischen CFD-Modellen erläutert und schließlich über Parameterstudien aufgezeigt, welchen Einfluss die projektspezifischen Randbedingungen (insbesondere die Größe des Tunnelquerschnitts) auf die sich einstellenden Oberflächentemperaturen besitzen können.

Realistic fire loads for design and re-analysis of tunnel linings
Meanwhile, the development of numerical systems for the simulation of flow phenomena has reached a level, which even allows the analysis of complex scenarios such as tunnel fires, within acceptable time-periods. On the one hand, this provides the possibility to critically question fire-curves from standards (derived and calibrated for the general case) against the background of tunnel-specific temperature fields. On the other hand, both temperature and smoke development as well as expected structural impairment may be assessed on a relatively realistic basis without large-scale conflagration tests being necessary. In addition to general options of non-linear structural analyses (i.e. utilisation of load re-distribution and activation of additional bedding reactions) [1] the simulation-based evaluation of fire loads particularly provides a valuable potential for the re-analysis of existing tunnel linings. This especially applies in such cases where the calculation with conventional fire-curves requires extensive strengthening and retrofit, whereas more favourable loading conditions may be expected by taking into account the tunnel-specific boundary conditions. In the present paper, firstly tunnel fire accidents and the derivation of fire-curves are generally discussed. Then, the possibilities, the theoretical background and limits of CFD modelling of fire scenarios are presented and finally, major influence factors on the thermal loading (in particular the cross-sectional size of the tunnel) are investigated by sensitivity studies.

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In der in Deutschland für die Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken aktuell bauaufsichtlich eingeführten DIN EN 1992-1-1 [1] sind Angaben zur Korrelation zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit enthalten. Diese Regeln beziehen sich jedoch ausschließlich auf im Neubaufall verwendete Betone nach DIN EN 206-1 [2]. Aufgrund verschiedener last- und zeitabhängiger Einflüsse kann die Gültigkeit der in DIN EN 1992-1-1 [1] aufgeführten Beziehung zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit für Bestandsbetone nicht ohne weitere Überlegungen vorausgesetzt werden.
Die Beeinflussung der Betondruck- und Zugfestigkeit durch z. B. Nacherhärtung und Karbonatisierung ist bisher unzureichend und noch nicht abschließend erforscht. Die in DIN EN 1992-1-1 [1] definierte Betonzugfestigkeit bezieht sich auf Untersuchungen an dauerhaft, d. h. bis zur Prüfung im Alter von 28 Tagen feucht gelagerten Probekörpern. Hinzu kommt, dass die tatsächlich am Bauwerk vorliegende Betonzugfestigkeit durch Mikrorissbildung infolge thermisch-hygrischer Eigenspannungen wesentlich von der an Laborprobekörpern bestimmten Betonzugfestigkeit abweichen kann. Darüber hinaus ist der Einfluss der Mikrorissbildung auf die Betonzugfestigkeit größer als auf die Betondruckfestigkeit. Die tatsächlich am Bauwerk vorliegende Betonzugfestigkeit hat u. a. Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit sowie auf die Betonausbruchlast bei der Dimensionierung von Befestigungsmitteln.
Zur Bewertung der Anwendbarkeit der Korrelation zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit nach DIN EN 1992-1-1 [1] für historische Betone wurde an der TU Kaiserslautern ein von der Forschungsinitiative “Zukunft Bau” des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) gefördertes Forschungsprojekt (SWD-10.08.18.7-13.01) durchgeführt, dessen Ergebnisse nachfolgend dargestellt sind.

Correlation between the compressive and tensile strength of old concretes - Applicability of the relationship described by DIN EN 1992-1-1
In the design of a new structure, DIN EN 1992-1-1 [1] normatively regulates the correlation between the compressive strength and tensile strength of concrete, produced according to DIN EN 206-1 [2].
However, as there are many different time- and load-dependent impacts on existing structures, the relationship described by DIN EN 1992-1-1 [1] can't be assumed without any further observations for existing structures.
At the moment, there is no comprehensive investigation on the influences of e.g. subsequent hardening and carbonation on the concrete compressive or tensile strength. The tensile strength of concrete defined in DIN EN 1992-1-1 [1] is based on a water storage and a testing age of 28 days. Furthermore, the in-situ tensile strength is affected by micro-crack formation cause of internal stresses due to outflow of hydration heat. Generally, there is a different influence of micro-crack formation on the tensile strength of concrete than on the compressive strength of concrete.
The real value of the in-situ tensile strength of concrete affects the shear force resistance and the load-bearing capacity of anchors with concrete cone failure as decisive failure mode.
Within the framework of a research project, financed by “Forschungsinitiative Zukunft Bau”, an initiative of the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBR) structural investigations on the correlation between the compressive and tensile strength of old concretes have been performed. Below, the results of the research project are presented.

Der Gewährleistung einer möglichst hohen Nachhaltigkeit kommt im Bauwesen aufgrund der hohen Investitionskosten und des Energieverbrauchs bei der Errichtung beispielsweise von Infrastrukturbauwerken und den hohen Anforderungen an die Lebensdauer derartiger Bauwerke eine besonders große gesellschaftliche Bedeutung zu. Nachhaltiges Bauen ist dabei durch den Grundsatz geprägt, dass das Verhältnis aus gesellschaftlichem Nutzen von Bauwerken und dem dafür erforderlichen Energieaufwand und Ressourcenverbrauch infolge ihrer Errichtung, Nutzung und Entsorgung maximiert wird. Insbesondere für Infrastrukturbauwerke ist dies nur möglich, wenn die eingesetzten Werkstoffe eine möglichst hohe Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen und - dies ist entscheidend -, wenn diese Eigenschaften auch durch den Planer möglichst optimal genutzt werden. Vor diesem Hintergrund beschreibt der vorliegende Beitrag Möglichkeiten und Wege, wie die Nachhaltigkeit des Werkstoffs Beton - dessen Herstellung für einen signifikanten Anteil beispielsweise des weltweiten CO2-Ausstoßes verantwortlich ist - signifikant gesteigert werden kann. Am Beispiel sogenannter Ökobetone - Betone mit stark reduziertem Zementgehalt - wird aufgezeigt, wie die Nachhaltigkeit des Werkstoffs nicht nur durch dessen Umwelteinwirkungen, sondern auch durch dessen Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit beeinflusst wird. Hierzu wird ein neuer Kennwert, das sog. Beton-Nachhaltigkeitspotenzial, eingeführt, mit dem das Potenzial für eine nachhaltige Betonnutzung quantifiziert werden kann. Die Anwendung des Kennwerts wird im Beitrag anhand eines Beispiels erläutert.

A method for the quantification of the sustainability of concrete on the material level
Guaranteeing a high level of sustainability is of special societal importance in civil engineering, on account of the immense investment costs and environmental actions associated with the erection and use of engineering structures and the high demands placed on their lifetime. Sustainable construction is fundamentally characterized by the principle that the ratio between the usefulness of structures to society in relation to the energy and resources consumption resulting from their erection, use and demolition is maximized. Especially in the case of infrastructure construction, this is only possible when the committed building materials demonstrate a high level of performance and durability and - this is the key - when these properties are exploited optimally by the planner. In light of this recognition, the paper at hand describes possibilities and methods for how the sustainability of the building material concrete - the production of which is responsible for a great portion of global anthropogenic carbon dioxide emissions - can be significantly improved. Green concretes - concretes with strongly reduced cement content - are used as an example of how the sustainability of building materials is affected not only by their environmental impact, but also by their performance and durability. For this purpose a new indicator, the Concrete Sustainability Potential, is introduced, with which the potential for a sustainable use of concrete can be estimated. The application of this indicator is demonstrated here by an example.

Im Jahr 2012 wurde der Eurocode 2 in Deutschland bauaufsichtlich eingeführt. Im Vergleich zu DIN 1045-1 wurde unter anderem die Durchstanzbemessung von Flachdecken und Fundamenten bzw. Bodenplatten überarbeitet. Insbesondere die Berücksichtigung der Längsbewehrung führte in der Praxis zu einigen offenen Fragen. In diesem Beitrag werden daher aktuelle Auslegungen des DIN-Normenausschusses Bauwesen (NABau) zur Ermittlung und Verteilung der Mindestmomente bei Wandecken und Wandenden sowie zur anrechenbaren Breite und Verankerung der Längsbewehrung für die Ermittlung des Längsbewehrungsgrades in Flachdecken und Fundamenten bzw. Bodenplatten vorgestellt.

Consideration of flexural reinforcement in punching shear provisions according to Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1/NA)
With introduction of Eurocode 2 in Germany in 2012, the punching shear design provisions of flat slabs and column bases were revised compared to DIN 1045-1. Particularly the consideration of flexural reinforcement caused some irritations for practical engineers. In this context, this paper presents recent recommendations of DIN technical committee “NABau” (DIN: German institute for standardization) for the distribution of minimum flexural reinforcement for wall corners and wall edges as well as for the width and anchorage of flexural reinforcement for the calculation of the flexural reinforcement ratio in flat slabs and column bases.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach zum 60. Geburtstag gewidmet
Für einfach gekrümmte Dachschalen aus Textilbeton wurde eine Herstellmethodik entwickelt, die sowohl den Produktionsprozess im Fertigteilwerk als auch materialgerechte Lösungsansätze für Transport und Montage der filigranen Betonschalen auf der Baustelle umfasst. Darüber hinaus wurde anhand von Prototypen die statische Leistungsfähigkeit der Dachschalen im Bauteilversuch verifiziert und über Sägeschnitte die hohe Ausführungsqualität der hergestellten Fertigteile dokumentiert. Die Anwendung der entwickelten Methoden wurde bei einer Dachkonstruktion aus fünf Carbonbeton-Dachschalen erfolgreich demonstriert. Die Bauteildicke der 10 m2 großen Fertigteile betrug lediglich 2 cm und unterstreicht so eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit und das architektonische Anwendungspotenzial des neuartigen Kompositwerkstoffs.

Light-weight precast shell elements made of textile reinforced concrete: production, experimental investigations and application potential
For single curved barrel-vault shells made of textile reinforced concrete (TRC) a manufacturing process has been developed that comprises the production of the precast parts as well as tailored solutions for transport and mounting of the filigree shells at the construction site. Furthermore, the load-bearing capacity of the shells could be verified experimentally using large-scale tests of prototypes. Saw cuts document the high production quality of the precast parts. The developed methods were successfully applied within the research project by constructing a large-scale roof structure consisting of five barrel-vault shells. The cross-sectional thickness of the 10 m2 large elements amounts to only 2 cm emphasizing the high strength and application potential of TRC.

Die im Oktober 2015 in Albstadt-Ebingen realisierte Konstruktion verzichtet vollständig auf eine schlaffe oder vorgespannte Stahlbewehrung und ist damit die erste ausschließlich mit Textilfasern bewehrte Betonbrücke weltweit. Der Trogquerschnitt mit Materialstärken von 70 mm (Trogwände) bzw. 90 mm (Gehwegplatte) ist als monolithisches Fertigteil hergestellt worden. Das Brückendeck, das keiner weiteren Gehbelagsaufbauten bedarf, wiegt bei einer Spannweite von 15 m und einer Breite von 3 m lediglich 14 t (ca. 310 kg/m2) und somit knapp die Hälfte eines vergleichbaren konventionellen Stahlbetonbrückendecks. Neben Material- und Gewichtsersparnis kann von einer überdurchschnittlich langen Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand ausgegangen werden, da die häufig schadenverursachende Stahlkorrosion des Stahlbetonbaus komplett umgangen wird. Der Einsatz von carbonfaserbewehrtem Beton (Carbonbeton) ist in Deutschland derzeit bauaufsichtlich noch nicht zugelassen, daher musste eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erwirkt werden.

Pedestrian bridge made from carbon-concrete in Albstadt-Ebingen - First entirely carbon-reinforced concrete bridge worldwide
The bridge erected in Albstadt-Ebingen in October 2015 is realized without any steel reinforcement or pre-tensioning, making it the world's first entirely carbon-reinforced concrete bicycle and pedestrian-bridge. The trough section with material thicknesses of 70 mm (trough walls) and 90 mm (slab) respectively has been fabricated as monolithic pre-cast element. With a span length of 15 m and a width of 3 m, the bridge-deck requires no further coating and has a total weight of just 14 tons (approximately 310 kg/m2); this is about 50 % of comparable conventional reinforced concrete bridge-decks. Besides material and weight savings, an exceptionally long service life with minimal maintenance can be expected, as the steel corrosion that is typical in reinforced concrete structures can be entirely avoided. Since the use of carbon-reinforced concrete (carbon concrete) is not yet approved in Germany, the client had to obtain approval based on individual cases (ZiE).

Persönliches:
Zum 60. Geburtstag von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Manfred Curbach

Nachrichten: Franz-Hermann Schlüter - 60 Jahre / Im Wettbewerb “Auf IT gebaut” warten Preisgelder in Höhe von 20000 Euro/ 22. Schüßler-Preis in Aachen verliehen