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Die Entwicklung der Türme von Windenergieanlagen (WEA) hat eine Vielzahl von Konstruktionen hervorgebracht und bereits bestehende Konstruktionsarten wurden stetig weiterentwickelt. Eine dieser Konstruktionen ist die Segmentbauweise, welche sich aufgrund der großen Anzahl an vorgefertigten Bauteilen für den Turmbau besonders gut eignet. Von besonderer Bedeutung bei dieser Konstruktion sind die entstehenden Segmentfugen, welche bereits im Brückenbau vielfach untersucht wurden. Als großer Unterschied zum Brückenbau werden die Segmente jedoch nicht mit Schubverzahnungen ausgeführt, sondern größtenteils als geschliffene Trockenfugen ausgebildet. Bei einer Vorspannung der Türme mit einer externen Vorspannung erfolgt die Kraftübertragung in den Segmentfugen somit ausschließlich über Reibung. Die in der Vergangenheit durchgeführten Untersuchungen von solchen “sehr glatten” Fugen wurden i. d. R. an glatt geschalten Oberflächen und nicht an geschliffenen Proben durchgeführt. Es ist daher fraglich, inwieweit die derzeitigen Normenwerte zu der Konstruktionsart der geschliffenen Segmentfugen passen. Weiter handelt es sich bei den Türmen von WEA um hochdynamisch beanspruchte Konstruktionen. Somit gilt es zu klären, ob der i. d. R. statisch ermittelte Reibbeiwert über die Dauer der dynamischen Lasten Bestand hat. Die Ergebnisse der durchgeführten statischen als auch dynamischen Versuche zur Ermittlung des Reibbeiwerts werden ausgewertet und diskutiert.

Static and dynamic friction coefficient investigation of grinded segment joints
With the fast development of wind energy, the designs of Wind Turbine Towers have been continuously improved, moreover new structures have been innovated. As one of the innovations, segment tower structure was developed. Due to its prefabrication and segmental construction characteristic, it suits particularly well for tower structures. The resulting segment joints which have already been extensively studied in bridge construction are of great importance. As a major difference to bridge segment construction, the joints are designed as grinded dry joints instead of shear key connected joints. With external prestressing technology, the joints are under compression and thus the forces will be transmitted through friction. Previous studies of such “very smooth” joints have typically been carried out on specimen with smooth surface rather than grinded surface. Therefore, to what extent the current standards values will fit the design of the grinded segment joints is questionable. Furthermore, the wind turbine towers are highly dynamically stressed structures. It should also be clarified whether the static friction coefficient is also applicable for dynamic load situation or not. The results of static as well as dynamic tests are evaluated and discussed.

Die Rednitztalbrücke ist eine 170 m lange Eisenbahnbrücke. Die Pfeiler und die Widerlager sind monolithisch mit dem Überbau verbunden. Die im Jahr 1999 gebaute Brücke stellt für das Netz der DB AG wegen der Konstruktionsart und ihrer integralen Länge eine Besonderheit dar. Die Bauweise hat sich jedoch in den letzten 18 Jahren durch den sehr geringen Instandhaltungsaufwand bewährt. Um die Ansätze für die Berechnung langer integraler Brücken im Vergleich zu den heute üblichen Regeln zu verbessern, wurden am Bauwerk ein Langzeitmonitoring sowie rechnerische Untersuchungen vorgenommen. Das tatsächliche Verformungsverhalten des integralen Tragwerks und die Beanspruchung des darauf liegenden, durchgängigen Schotteroberbaus mit lückenlos verschweißter Schiene wurden mittels einer einjährigen Langzeitmessung erfasst. Im Anschluss erfolgte ein Vergleich zu einem numerischen Modell. Es konnten aus den Betrachtungen Rückschlüsse zur Aktivierung des Erdkörpers hinter dem Widerlager und zur Funktionsweise der Schleppplatte gezogen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Schienenbeanspruchung durch die Interaktion des Bauwerks mit dem Damm und durch das Verhalten des Schotterbetts günstig beeinflusst wird, sodass die zusätzlichen Schienenspannungen am Bauwerksende trotz der Bauwerkslänge von 170 m weit unterhalb der Grenzwerte bleiben. Die Ergebnisse zeigen in vieler Hinsicht ein vielversprechendes Potenzial für den Einsatz langer integraler Bauwerke für die Eisenbahn.

Long-term structural behaviour of a 170 m long integral railway bridge - monitoring and modelling of the soil-structure-CWR interaction
The Rednitz valley bridge is a 170 m long railway viaduct. The piers and the abutments are connected to the superstructure monolithically. Because of its construction type and its integral length, this bridge is an exception in the railway network of the DB AG. The low maintenance effort needed since its construction in 1999 shows the advantages of this construction type. A long-term monitoring as well as numerical analyses have been performed on the bridge in order to improve the calculation approach for long integral bridges compared to the actual standards. In a first step, the real deformation behaviour of the integral structure as well as the stresses in the continuous welded rail track have been characterised based on the measurement results. Subsequently the results were compared to the results of the numerical models. Conclusions about the activation of the backfill of the abutment and about the function of the transition plate could be drawn from the investigations. Furthermore, it could be shown, that the interaction between the bridge end and the backfill as well as the behaviour of the ballasted track have a favourable influence on the rail stresses in the transition area. Despite the considerable bridge length of about 170 m, the additional rail stresses remain small compared to the allowable stresses and to the expectations.

The transformation of an area originally used for railway maintenance into a new neighbourhood in the city centre is one of the most important urban development projects being carried out in Bristol. The new St Philips footbridge spans the River Avon contributing to provide the needed accessibility for development to a site previously isolated by several infrastructures and the watercourse. The footbridge is an innovative solution to a complex crossing problem: the connection of two banks with a significant elevation and appearance difference and one of them being developed to high architectural standards faster than the other. The design should be appropriate for both immediate and medium-term scenarios and to harmoniously coexist with the close existing bridges and the future buildings. The bridge is a 50m-span and 4-m wide steel beam with a forked geometry, hosting a ramp for disabled and cyclists and a staircase as part of its own structure to maximise functionality. The design approach to generate its shape was at the same time structural, aesthetical, and functional. Thanks to this holistic approach, the bridge is compact, simple, elegant and clearly legible for both footbridge and river path users.

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

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

The Bouregreg cable-stayed bridge is located at Rabat-Salé-Kénitra, Morocco. It forms part of the new 41.5 km Rabat motorway bypass around the city of Rabat and will improve traffic congestion in Hay Riad, the capital's western residential suburb. This bridge has a total length of 951.66m, of which the main bridge is a cable-stayed bridge with spans arrangement of 183+376+183m and a total width of 29.82m. The main girder of cable-stayed bridge uses double pre-stressed concrete edge girders, connected with steel cross beams and concrete slab. The concrete pylon consists four separate curve legs, which forms a traditional pointed-arch on the top of pylon. This paper mainly describes the structural design features and construction of the cable-stayed bridge, and highlights some innovations of the design and construction, such as the connection between cable and pylon legs, steel cross beam and concrete edge beams, the concreting sequence of main girder and tension of stayed cables.

Entwurf und Konstruktion einer Schrägseilbrücke über den Fluß Bouregreg in Marokko
Die Schrägseilbrücke Bourregreg befindet sich in Rabat-Salé-Kénitra, Marokko. Es ist Teil der neuen 41,5 km langen Autobahnumgehung Rabat rund um die Stadt Rabat und wird die Verkehrsstaus in Hay Riad, dem westlichen Vorort der Hauptstadt, verbessern. Diese Brücke hat eine Gesamtlänge von 951,66 m, von denen die Hauptbrücke eine Schrägseilbrücke mit einer Spannweite von 183 + 376 + 183 m und einer Gesamtbreite von 29,82 m ist. Der Hauptträger der Schrägseilbrücke besteht aus doppelten Spannbeton-Randträgern, die mit Stahlquerträgern und Betonfertigteilen verbunden sind. Der Betonpylon besteht aus vier getrennten Kurvenbeinen, die auf der Spitze des Pylons einen traditionellen Spitzbogen bilden. Dieser Aufsatz beschreibt hauptsächlich die strukturellen Konstruktionsmerkmale und die Konstruktion der Schrägseilbrücke und hebt einige Neuerungen der Konstruktion hervor, wie die Verbindung zwischen Seil und Pylon, Stahlquerträger und Betonrandträger, die Betonierfolge von Hauptträger und Spannung von gebliebenen Kabeln.

Der vorliegende Beitrag fasst langjährige experimentelle und numerische Arbeiten am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen, mit denen das Ziel verfolgt wurde, das hochzyklische Akkumulationsmodell von NIEMUNIS et al. (2005) für Sand zu validieren. Zunächst wird die zutreffende Wiedergabe der Ergebnisse dränierter zyklischer Triaxialversuche durch das Akkumulationsmodell demonstriert. Anschließend werden Finite-Elemente-Nachrechnungen von Modellversuchen an Monopilegründungen für Offshore-Windenergieanlagen mit unterschiedlichen Maßstäben beschrieben. Für eine Validierung im Maßstab 1:1 wurde zunächst der Versuch der Ed. Züblin AG nachgerechnet, bei dem ein Prototyp einer aufgelösten Flachgründung für Offshore-Windenergieanlagen durch simulierte Sturmereignisse zyklisch beansprucht wurde. Als weiteres gut dokumentiertes Randwertproblem im Maßstab 1:1 wurde die Schleuse Uelzen I betrachtet, bei der die zyklische Beanspruchung des Untergrunds aus den wechselnden Füllständen innerhalb der Schleusenkammer resultiert. Für alle untersuchten Randwertprobleme wird die Ermittlung der Eingangsgrößen der Simulationen, d. h. der Stoffkonstanten und der Zustandsparameter des Bodens erläutert, welche auf der Basis von Labor- bzw. Felduntersuchungen erfolgte. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Simulationen der verschiedenen Randwertprobleme werden den jeweiligen Labor- bzw. Feldmessungen gegenübergestellt.

Validation of a high-cycle accumulation model based on element tests, model tests and measurements at real buildings
The paper summarizes longtime experimental and numerical studies at the Institute of Soil Mechanics and Rock Mechanics (IBF) of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) with the aim to validate the high-cycle accumulation (HCA) model of NIEMUNIS et al. (2005) for sand. First, the accurate reproduction of the results from drained cyclic triaxial tests by the HCA model is demonstrated. Subsequently, finite element simulations of model tests on monopile foundations for offshore wind turbines in different scales are described. For a validation in the 1:1 scale the field test on a prototype of a shallow foundation for offshore wind turbines performed by the Ed. Züblin AG is recalculated. This foundation has been subjected to a cyclic loading simulating several storm events. As another well documented boundary value problem in the 1:1 scale the ship lock Uelzen I has been studied in finite element simulations. In case of a ship lock the cyclic loading of the subsoil results from the changing water levels in the lock chamber. For all studied boundary value problems the determination of the input parameters of the simulations, i. e. the material constants and state variables of the soil, which are based on laboratory or field investigations, is explained. The results of the finite element simulations of the different problems are compared to the laboratory or field measurements.

Im vorliegenden Beitrag wird der Vorgang der Vibrationsrammung im gesättigten nichtbindigen Boden mithilfe numerischer Simulationen untersucht. Hierfür werden zwei axialsymmetrische Modelle auf Grundlage unterschiedlicher Modellierungsansätze im FE-Programm ABAQUS/STANDARD erstellt. Im ersten ist der Pfahl nicht explizit modelliert und stattdessen wird die Pfahl-Boden-Interaktion vereinfacht durch eine eingeprägte sinusoidale Verschiebungsrandbedingung vorgegeben. Das zweite Modell simuliert den Vibrationsrammvorgang realistischer, indem der im Boden eindringende Pfahl als starrer Körper modelliert wird, der Vibrationen ausgesetzt ist. In beiden Modellen erfolgt die dynamische Analyse für einen wassergesättigten Boden unter Annahme einer u-p-Formulierung durch Verwendung eines benutzerdefinierten Elements. Um das mechanische Verhalten des Bodens zu beschreiben, wird ein hypoplastisches konstitutives Modell mit der Erweiterung der intergranularen Dehnung ausgewählt. Eine begrenzte Anzahl von Zyklen wird betrachtet und der Schwerpunkt liegt vorwiegend in der Pfahlumgebung auf der Entwicklung von Spannungen und Verschiebungen im Boden.
Die quantitative Überprüfung der verwendeten numerischen Modellierungsansätze erfolgt anhand von Vergleichen mit hochwertigen Modellversuchen. Die umfangreiche und anspruchsvolle Instrumentierung der Modellversuche eröffnet umfassende Vergleichsmöglichkeiten. Es werden die Pfahlbewegung, der Verlauf des Eindringwiderstands und die Bodenverschiebungen in der Pfahlumgebung gegenübergestellt. Die gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen bestätigt, dass die verwendeten Simulationsmethoden in der Lage sind, die wesentlichen Aspekte des Mechanismus der Vibrationsrammung realistisch abzubilden.

On the numerical modeling of vibratory pile driving in saturated soil
In the present report, the vibratory pile driving process in saturated non-cohesive soil is investigated by means of numerical simulations. For this purpose, two axisymmetric models are created based on different modeling approaches in the FE program ABAQUS/STANDARD. In the first, the pile is not explicitly modeled and the pile-soil interaction is simplified prescribed by applying a sinusoidal displacement boundary condition at the soil-pile interface. The second model simulates the vibratory pile driving process more realistically by modeling the penetrating pile as a rigid body subjected to vibrations. For the dynamic analysis of water-saturated soil the u-p formulation has been adopted in both models by using a user-defined element. A hypoplastic constitutive model with intergranular strain has been selected to describe the mechanical behaviour of the soil. A limited number of cycles has been considered and the focus is mainly placed on the evolution of stresses and displacements in the soil near the pile.
The quantitative validation of the applied numerical modeling approaches is based on the comparison with high-quality model experiments. The extensive and sophisticated instrumentation of the experiments initiate various comparison opportunities. The pile motion, the evolution of the penetration resistance and the occurring soil displacements in the pile vicinity are compared. The good agreement between the results confirmed that the applied simulation methods are able to capture the essential aspects of the mechanism of vibratory pile driving.

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Für die Bemessung lateral belasteter Offshore-Pfähle kommt üblicherweise die in den Offshore-Richtlinien empfohlene p-y-Methode zur Anwendung. Die hierin beschriebenen p-y-Kurven für weichen Ton basieren auf einem exponentiellen Ansatz nach MATLOCK, wobei jeweils unterschiedliche Linearisierungen in den Richtlinien der API und des DNVGL empfohlen werden. Verschiedene experimentelle und numerische Untersuchungen zeigen jedoch relevante Unzulänglichkeiten der beschriebenen Grundfunktion insbesondere im Hinblick auf deren Gültigkeit für Pfähle großer Durchmesser. Aus diesen Untersuchungen sind in der Vergangenheit bereits mehrere alternative p-y-Ansätze entstanden, welche explizit den Einfluss des großen Pfahldurchmessers berücksichtigen sollen. Der vorliegende Artikel beinhaltet eine umfassende Bewertung von insgesamt sechs statischen p-y-Methoden für weichen Ton, basierend auf mehr als 300 dreidimensionalen Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass sowohl der Ansatz nach MATLOCK, die linearen Approximationen des Matlock-Ansatzes gemäß der API und dem DNVGL als auch drei alternative Ansätze als nicht generell gültig für beliebige Bodenbedingungen und Pfahlgeometrien zu bewerten sind. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend zur Definition von Anforderungen an einen neuen, generell anwendbaren p-y-Ansatz genutzt.

Evaluation of static p-y approaches for laterally loaded piles in soft clay
When it comes to the general design of laterally loaded piles, the p-y approach according to the offshore guidelines is commonly used. The here stated p-y curves for soft clay are based on an exponential approach by MATLOCK, whereby different linearisations are recommended by the guidelines of the API and the DNVGL. Various experimental and numerical investigations demonstrate, however, considerable inadequacies of the stated basic function in particular with respect to the suitability for large-diameter piles. As a result of these investigations, several alternative p-y approaches were developed which explicitly intend to account for the effect of the large pile diameter. The paper in-hand contains an extensive evaluation of overall six static p-y approaches for soft clay based on more than 300 three-dimensional simulations with the finite element method. The results indicate that the p-y approach according to MATLOCK, the linearisations by the API and the DNVGL as well as three alternative approaches are not generally valid for arbitrary soil conditions and pile geometries. The findings from the investigation are finally used for the definition of requirements regarding a new, generally valid p-y approach.

Nachrichten:
Sieger des Ingenieurpreises 2019 stehen fest
Tunnel Hirschhagen auf der A44 bei Kassel erhält E&M-Ausrüstung über rd. EUR 31,5 Mio.
Bauforumstahl: Geschäftsführung komplettiert

Veranstaltungen: Moderne Gebäudehüllen aus Stahl

Rezension: “Double Take” von Jojakim Cortis und Adrian Sonderegger

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Zum Titelbild:
An der Stennertbrücke in Hagen wurde im vergangenen Jahr ein vollumfassendes Schallemissions-Monitoring installiert und in Betrieb genommen. Das Bauwerk stammt aus der 1. Generation des Spannbetonbrückenbaus und wurde mit einem Spannstahl hergestellt, welcher als besonders anfällig für ein Versagen infolge der Spannungsrisskorrosion einzustufen ist. Herkömmliche Bewertungsverfahren, wie bspw. eine regelmäßige Sichtprüfung, gewährleisten aufgrund der statisch-konstruktiven Voraussetzungen im Falle eines kritischen Ausfallgrades keine ausreichende Restsicherheit, so dass alternative Lösungsansätze in Betracht gezogen wurden. Bei dem verwendeten Messverfahren besteht die Innovation darin, dass das akustische Signal eines Spanndrahtbruchs direkt detektiert wird und dadurch der Quellort unmittelbar lokalisierbar ist. Aus der räumlichen Verteilung und der zeitlichen Abfolge können so kritische Schädigungszustände rechtzeitig vorhergesagt werden. (Foto: Marx Krontal Partner)

O. Fischer, S. Thoma, S. Crepaz: Quasikontinuierliche faseroptische Dehnungsmessung zur Rissdetektion in Betonkonstruktionen
K. Speck, F. Vogdt, M. Curbach, Y. Petryna: Faseroptische Sensoren zur kontinuierlichen Dehnungsmessung im Beton
O. Mosig, M. Curbach: Einfluss der Wassersättigung auf die statische und dynamische Druckfestigkeit von Beton
D. Mähner, F. Basler, J. Hesselink: Einfluss von Erschütterungen auf jungen Beton

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Ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHPFRC) zeichnet sich durch ein extrem dichtes Gefüge und sehr hohe Festigkeiten sowie exzellente Dauerhaftigkeitseigenschaften aus. Dadurch wird eine extrem langlebige, materialsparende und gewichtsreduzierte, schlanke Bauweise ermöglicht, die völlig neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche im Fertigteil-Brückenbau eröffnet. Im Zuge der Überbauerneuerung einer bestehenden Bahnbrücke über den Dürnbach auf dem Streckennetz der Tegernsee-Bahn konnte der Werkstoff nun in Deutschland erstmalig für eine Eisenbahnbrücke besonders zweckmäßig und vorteilhaft eingesetzt werden. So konnte damit ein schlankes Bauwerk mit sehr geringer Konstruktionshöhe realisiert werden, das als vergleichsweise leichtes Gesamtfertigteil in einer kurzen Sperrpause eingehoben wurde. Die gewünschte Vergrößerung des Durchflussquerschnitts bei Hochwasser war daher ohne jegliche Anpassung der Gleislage möglich und die bestehenden Widerlager konnten aufgrund des geringen Eigengewichts des neuen Überbaus beibehalten werden. Der Überbau wurde als Fertigteil-Plattenbrücke mit Trogquerschnitt in Spannbetonbauweise ausgeführt. Der vorliegende Teil 1 des Beitrags geht auf die Konzeption und die Realisierung sowie die im Zuge des Projekts gewonnenen Erkenntnisse ein. Im späteren zweiten Teil wird über die Ergebnisse der begleitenden wissenschaftlichen Untersuchungen berichtet werden.

Germany's first application of UHPFRC in railway bridge construction - Part 1: Conception, realization and practical experiences with a promising material
Ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) is characterized by an extremely dense microstructure and thus very high strengths as well as excellent durability properties. This enables a material-saving and weight-reduced, slim construction method that opens up completely new possibilities and areas of application in precast bridge construction. In the course of the superstructure renewal of an existing railway bridge over the creek Dürnbach on the railway network of the Tegernseebahn, the material could now be used for the first time in Germany for a railway bridge in a particularly practical and advantageous way. Thus, a slim structure with a very low construction height could be realized, which was lifted in as a comparatively light precast element in a short track possession. The desired increase of the flow cross-section in case of flooding was therefore possible without any adjustment of the track position and the existing abutments could be retained due to the low dead weight of the new superstructure. The superstructure was designed as a trough-shaped precast slab bridge in prestressed concrete construction. This contribution deals with the conception, realization and findings gained in the course of the project.

Die Anzahl von Brücken im Netz der Straßenbauverwaltungen und der DB AG, die mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl hergestellt wurden, ist nach wie vor hoch. Zwar existieren Vorschriften, die eine rechnerische und materialtechnische Beurteilung weitestgehend regeln, jedoch führen diese nicht immer zweifelsfrei zu einem (gewünschten) eindeutigen Ergebnis und der endgültigen Festlegung geeigneter Maßnahmen. Die messtechnische Dauerüberwachung spielt in diesem Zusammenhang bisher eine untergeordnete Rolle, obwohl die im Bauwerk ablaufenden Degradationsprozesse und deren Folgen bei Anwendung geeigneter Messverfahren sehr gut aufgelöst werden können und durch den kontinuierlichen Informationsgewinn jederzeit Aussagen zum Bauwerkszustand möglich sind. Der vorliegende Beitrag gibt zunächst einen Überblick über die existierenden Vorschriften und zeigt die Möglichkeiten und Grenzen der darin empfohlenen Methoden auf. Anschließend wird je ein Beispiel für die Umsetzung einer Überwachungsaufgabe an einem Bauwerk mit und ohne rechnerischem Ankündigungsverhalten vorgestellt.

Concepts for the assessment of bridges with the risk of stress corrosion cracking
The networks of the road construction authorities and DB AG still contain a significant number of bridges manufactured with steel endangered by stress corrosion cracking. Although there are guidelines that provide computational and material assessment, they do not always lead to a (desired) result and the final definition of appropriate measures. In this context permanent monitoring has played a subordinate role, even though the degradation processes and their consequences occurring in the structure can be excellently resolved and the continuous information gives the possibility to state the condition of the structure at any time. The present article composes the existing rules and shows the possibilities and limitations of the recommended methods. Subsequently, examples for the implementation of monitoring systems are presented each for a building with and without computational announcement before collapse.

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Der Bau von integralen Brücken erfreut sich immer größer werdender Beliebtheit. Durch den Entfall der wartungsintensiven Lager und Dehnfugen können sehr langlebige und wartungsarme Tragwerke realisiert werden. Auch wenn eine Vielzahl der Tragwerke im Spannweitenbereich unter 20 m Länge liegt, werden vermehrt auch längere Brücken integral ausgeführt. Dabei gelten Brücken bis ca. 70 m Länge als unproblematisch. Bei längeren Tragwerken treten vermehrt Probleme mit der Dilatation auf. Dabei kommt es öfter zu Hebungen bzw. Setzungen hinter den Widerlagern sowie zu Belagsrissen im Fahrbahnaufbau infolge der jahreszeitlich bedingten Längenänderungen. Aufgrund dieser Schwierigkeiten wird seit einigen Jahren intensiv daran geforscht, die Problemstellen im Widerlagerbereich in den Griff zu bekommen. Am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien konnte in den letzten Jahren eine neue Fahrbahnübergangskonstruktion für lange integrale Brücken entwickelt und in mehreren Ländern patentiert werden. Die Konstruktion wurde in Kooperation mit der ASFINAG anhand eines Prototyps erstmals erprobt und in weiterer Folge in einem Pilotprojekt an einer der längsten integralen Brücken in Österreich mit 112 m Länge umgesetzt. Ein umfangreiches Monitoringsystem ist bei der Brücke installiert worden. Die ersten Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung des realen Verhaltens mit den theoretischen Überlegungen. Nicht zuletzt durch die äußere Form stellt die Satzengrabenbrücke einen Meilenstein im integralen Brückenbau dar.

The implementation of a jointless roadway transition structure at the Satzengraben-Bridge - Technical functionality, the construction and results of the monitoring program
The construction of integral abutment bridges is becoming increasingly popular. Since these bridge structures possess no expansion joints or bearings, it is possible to build very low-maintenance and long-lasting structures. The length of most existing integral abutment bridges does not exceed 20m, but larger lengths are also increasingly implemented. In these cases, structures up to approx. 70m are considered to be unproblematic. In longer integral abutment bridges with over 70 m length, problems often occur in regard to surface cracks and settlements behind the abutments. To address the described challenges, intensive research work has been conducted in order to manage the dilatations of the integral abutments. A new jointless roadway transition structure for long integral abutment bridges has been invented at the Institute of Structural Engineering of the TU Wien. The newly developed construction was tested on a prototype. The findings of the research project resulted in a pilot project in which the new transition structure was installed for the first time in one of Austria's longest integral abutment bridges with a length of 112 m. An extensive monitoring system has been installed throughout the bridge. The first results show a good correlation of the actual behavior of the jointless structure with the theoretical considerations. Due to the implementation of the technical details, the Satzengraben-Bridge represents a milestone in the area of integral abutment bridges.

Die konventionelle Hängebrücke Maputo-Katembe in Mosambik ist mit einer Spannweite von 680 m die größte Hängebrücke in Afrika und derzeitige Nr. 63 weltweit. Die Erfahrung der chinesischen Ingenieure mit dieser Bauart zeigt sich darin, dass ca. 30 % der 100 größten Hängebrücken weltweit in den vergangenen 20 Jahren in China gebaut wurden. Der Beitrag erläutert die umfangreichen Arbeiten von den Gründungen bis zur Entfeuchtungsanlage für die Hauptkabel im Zeitraum von Herbst 2014 bis Ende 2018.

Africa's largest suspension bridge - special technical aspects
The conventional suspension bridge Maputo-Katembe in Mozambique with a main span of 680 m makes it the largest suspension bridge in Africa and the current No. 63 worldwide. Approximately 30 % of the world's 100 largest suspension bridges have been built in China over the past 20 years. This underlines the experience of Chinese engineers in this bridge building segment. The article describes the extensive work from the foundations up to the dehumidification facilities for the main cable from autumn 2014 to the end of 2018.

Die Autobahn A6 ist eine der wichtigsten in Ost-West-Richtung verlaufenden Verkehrswege in Süddeutschland. Um der heutigen und zukünftigen Verkehrsbelastung mit über 70.000 Kfz/Tag gerecht zu werden, wird die A6 bei Kaiserslautern derzeit sechsstreifig ausgebaut. Auf der Ausbaustrecke liegt mit der Waschmühltalbrücke eine der wenigen, bisher noch weitgehend unveränderten Großbrücken aus der Zeit der Reichsautobahnen. Sie wurde in den Jahren 1935 bis 1937 erbaut und steht unter Denkmalschutz.
Es stellte sich die Entwurfsaufgabe, die beiden schmalen Sandsteinbogenreihen des Bestands zu erhalten und mit einer Konstruktion zu überbauen, die ausreichend Platz für den neuen Fahrbahnquerschnitt bietet. Für die bestehende Brücke musste eine Überbeanspruchung des Bestands insbesondere durch Zwangeinwirkungen zuverlässig ausgeschlossen werden. Hierzu wurde zwischen Bestand und neuem Überbau eine flächige Gleitebene ausgebildet. Durch rechnerische Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass auf diese Weise die Beanspruchung des Bestands auch unter Berücksichtigung des Einflusses unvermeidbarer Ebenheitstoleranzen in der Gleitebene erheblich reduziert werden kann.
Für die Bauausführung der Gleitschicht wurden spezifische Anforderungen an die Eigenschaften und Ebenheit der Gleitschicht formuliert. Die Einhaltung dieser Anforderungen wurde mit einem maßgeschneiderten Qualitätssicherungssystem kontrolliert und sichergestellt.

Renewal of the “Waschmühltalbridge” - The use of sliding planes in bridge construction
The A6 motorway is one of the most important east-west traffic routes in southern Germany and is frequented by more than 70.000 vehicles per day. In order to meet current and future requirements, the A6 near Kaiserslautern is currently being expanded to six lanes. Situated within the expanded section the Waschmühltalbridge is one of the few large and still widely unchanged bridges originating from the age of the “Reichsautobahn”. It was built in the years 1935 - 1937 and is under monumental protection.
Hence the engineering task was to preserve the two historic rows of sandstone arches and to enhance them with a construction that provides sufficient space for the new roadway. Any damages to the historic structure due to restraint effects had to be reliably ruled out. For this purpose, a sliding plane was carried out between historic structure and superstructure. Analytical approaches show that restraint effects can be considerably reduced in this way, even if the influence of inevitable evenness tolerances in the sliding plane is taken into account.
For the execution of the sliding plane specific requirements concerning friction properties and evenness have been formulated. Compliance with these requirements has been ensured and documented with a tailor-made quality assurance system.

Bei der Instandsetzung und Verstärkung von drei Schweizer Großbrücken auf der Autobahn A4 zwischen Küssnacht und Brunnen wird im Auftrag des Bundesamts für Strassen (ASTRA) Ultrahochfester-Faserbeton (UHFB) in großem Umfang eingesetzt. Gegenüber klassischen Verstärkungen, z. B. CFK-Lamellen oder externer Vorspannung, erwies sich die Verstärkung der Stützbereiche mit UHFB als sinnvolle Alternative. Wie durch nichtlineare Berechnungen gezeigt werden konnte, führt dies zu einer Erhöhung der Systemtraglast. Normative Grundlage bildet das SIA-Merkblatt 2052, welches im März 2016 veröffentlicht wurde. Erstmals (in dieser Größenordnung) wird auf die Anwendung einer konventionellen Brückenabdichtung verzichtet. Damit konnten die Baukosten und die Bauzeit reduziert werden. Neben der Ertüchtigung wird UHFB für die Instandsetzung der Längsträgerstege verwendet.

Bridge repair, strengthening and sealing with Ultra High Performance Concrete (UHPC) - Experience from three Swiss major bridges
On behalf of Federal Roads Office (FEDRO) three major bridges on motorway A4 in Switzerland between Küssnacht and Brunnen are being repaired and reinforced. In this project Ultra High Performance Concrete (UHPC) is used extensively. In comparison to typical reinforcements, e.g. CFK-sheets or external prestressing, reinforcing the support areas with UHPC was proved as a reasonable alternative. Non-linear calculations proved this leads to an increase of ultimate load of system. Normative basis for the design is the SIA technical specification 2052, which was published in March 2016. For the first time (on this scale), a conventional bridge sealing isn't used. Thus, the construction costs and the construction time could be reduced. In addition to the reinforcing, UHFB is used for the repair of the longitudinal girder webs.

Im Zuge des Neubauabschnitts der Nord/Weinviertler Autobahn A5 nördlich von Wien wurde eine Überführungsbrücke als sichtbare Streckenmarke durch den österreichischen Autobahnbetreiber ASFINAG errichtet. Die Gestaltung zielt auf eine Entfaltung der Tragwirkung in der Form ab, um nach außen einen höchstmöglichen Ausdruck der Authentizität und Dynamik zu erreichen. Beim Entwurf sind dabei Erkenntnisse aus der Gestaltpsycholgie eingeflossen, die die Verbildlichung der Vorgänge des Tragens und Lastens als entsprechendes Wahrnehmungserlebnis ausweist. Mit dieser Brücke soll beispielhaft gezeigt werden, dass trotz der immensen Richtlinien- und Normenflut im heutigen zeit- und kostengetriebenen Fließbandingenieurzeitalter Anwendungen möglich sind, die die grundsätzliche statisch-konstruktive Aufgabe mit einer gestaltgebenden Tätigkeit verbindet. In diesem Artikel wird der Prozess von der Idee über den Entwurf bis zur Umsetzung erläutert.

Converting forces into form - a new overpass bridge in the north of Vienna
In course of the new built section Nord/Weinviertler Autobahn A5 north of Vienna a overpass bridge has been erected as a visible landmark by the Austrian highway operator ASFINAG. The design aims for an illustration of the structural behaviour in the outer form in order to achieve the ultimate expression of authenticity and dynamics. In the conceptual design aspects of gestalt psychology are introduced, which aim to display the processes of loading and bearing as an appropriate perceptual experience. With this example it shall be shown, that in spite of the enormous flood of regulations and standards in the current time and cost-driven conveyer-belt engineering age such applications are still possible, which combine structural with shape-giving design tasks. In this article the process will be explained from the basic idea to the conceptual design and the realisation.