Rissbreiten in Stahlbetonbauteilen vergrößern sich unter Langzeitbeanspruchung durch das zeitabhängige Materialverhalten des Betons. Während viele Rissbreitenansätze das Betonschwinden bei der Rissbreitenberechnung vernachlässigen, zeigen Untersuchungen in der Literatur, dass Schwinddehnungen bei der Rissbreitenberechnung berücksichtigt werden sollten. Um die einzelnen Effekte aus Schwinden, Verbund- und Betonkriechen auf das Rissbild einzuordnen, wurden die verschiedenen Anteile unter einer Lastbeanspruchung analysiert. Hierzu wurde im abgeschlossenen Rissbild eine Parameteranalyse mit einem an experimentellen Versuchen validierten rheologischen Modell durchgeführt und der Anteil des Betonschwindens an der Rissbreitenvergrößerung festgestellt. Ein Vergleich mit dem Rissbreitenansatz des Model Code 2010 zeigt, dass der Ansatz des Model Code 2010 potenziell gut geeignet ist, zeitabhängige Effekte wirklichkeitsnah abzubilden, diese allerdings überschätzt. Aus diesem Grund wurde der Ansatz modifiziert, sodass in einem weiteren Vergleich sehr gute Ergebnisse erzielt wurden, ohne die in der Praxis etablierte Rissbreitenformel grundlegend zu verändern.

Influence of concrete shrinkage on crack widths in reinforced concrete members under direct loading
Under long-term loading, crack widths in reinforced concrete members increase due to the time-dependent material behaviour of concrete. While many crack width approaches neglect shrinkage in crack width calculations, investigations in the literature indicate that shrinkage strains should be taken into account for crack width calculation. In order to classify the individual effects of shrinkage, bond creep and concrete creep on the crack pattern, they were analysed separately under direct loading. For this purpose, a parameter analysis was performed in the stabilized cracking stage with a rheological model validated by experimental tests to determine the proportion of concrete shrinkage on crack width increase. A comparison with the crack width approach of Model Code 2010 shows that the approach of Model Code 2010 is potentially well suited to describe time-dependent effects realistically, but overestimates them. For this reason, the approach was modified without fundamentally changing the established crack width formula. With that modification, very good results were achieved in a further comparison.

Die Verwendung von Fertigteilen im Hochhausbau ist im Vergleich zur Ortbetonbauweise eine sehr wirtschaftliche Option. Insbesondere Stahlbetonstützen werden häufig in einer vorgefertigten Ausführungsvariante als ein- oder mehrstöckige Elemente ausgewählt. Im Stoßbereich können aufgrund der Diskontinuitätsstelle einige Probleme auftreten, welche einen Verlust an Tragfähigkeit verursachen können. In diesem Beitrag werden experimentelle Untersuchungen an Fertigteilstützen mit hochfester Längsbewehrung und Stumpfstoßverbindung beschrieben. Die Tests wurden an insgesamt 18 Fertigteilstützen mit verschiedenen Stumpfstoßausführungsvarianten an der TU Wien durchgeführt. Der hochfeste Stahl zeichnet sich durch eine hohe Streckgrenze von 670 N/mm2 sowie die sehr großen verfügbaren Stabdurchmesser von bis zu 75 mm aus. Basierend auf diesen beiden Vorteilen gegenüber herkömmlichem Bewehrungsstahl mit einer Streckgrenze von 550 N/mm2 und Stabdurchmessern von max. 40 mm kann die Anzahl der benötigten Bewehrungsstäbe deutlich reduziert werden. Die Verwendung hochfester Materialien führt zu einem höheren Wirkungsgrad, kleineren Querschnitten und geringeren Kosten.

Butt jointed precast columns with high-strength reinforcement and large bar diameters
Using precast elements in high-rise construction is a very economic option compared to on site construction. Reinforced concrete columns, in specific, are often chosen in a precast version as single or multi-storey elements. Unfortunately, due to the discontinuity of the columns, some problems can arise in the butt joint area, which can cause a loss of load-bearing capacity. This paper describes experimental testing of reinforced concrete columns with high-strength longitudinal reinforcement and butt joints conducted at TU Wien. The high-strength steel is characterized by its high yield strength of 670 MPa, as well as the very large available bar diameters of up to 75 mm. Based on these two advantages compared to conventional reinforcing steel in Austria, with a yield strength of 550 MPa and bar diameters of max. 40 mm, the number of required reinforcing bars can be significantly reduced. The use of high-strength materials results in higher efficiency, smaller cross-sections and lower costs.

Während die Vorfertigung von Betonbauteilen im Industriebau bereits seit einigen Jahren gängige Praxis ist, gewinnt die Fertigteilbauweise auch im Einsatz in Hochhäusern kontinuierlich an Bedeutung. Ausgeführte Bauvorhaben zeigen, dass sich hierdurch neben beschleunigten Baufortschritten auch hochwertige und wirtschaftliche Bauausführungen realisieren lassen. Ein weiterer Trend ist die Verwendung von hohen Längsbewehrungsgraden und großen Stabdurchmessern, durch den geringere Stützenabmessungen und größere nutzbare Flächen generiert werden. Für Hochhäuser müssen die Fügestellen der Fertigteilstützen zur zuverlässigen Übertragung von hohen Normalkräften ausgebildet werden. Während das Tragverhalten von stumpf gestoßenen Fertigteilstützen aus normalfestem und hochfestem Beton bereits eingehend untersucht wurde, fehlen jedoch Untersuchungen und Erfahrungen mit stumpf gestoßenen Fertigteilstützen bei Verwendung von hohen Bewehrungsgraden und großen Stabdurchmessern. Im vorliegenden Bericht werden experimentelle Untersuchungen an stumpf gestoßenen hochbewehrten Stahlbetonstützen beschrieben und ausgewertet. Mithilfe eines FE-Modells wird das Tragverhalten von Stumpfstößen beschrieben und eine erste Parameterstudie zu Einflüssen auf die Tragfähigkeit von Stumpfstößen durchgeführt. Anhand dieser Auswertung wird die Übertragbarkeit vorhandener Regelungen bzw. Vorschläge bewertet.

Butt joints in precast columns using high reinforcement ratios and large bar diameters
While precast concrete elements are common practice in industrial construction for some years now, the use of precast concrete elements in high-rise buildings becomes increasingly popular. Completed construction projects show that, in addition to accelerated construction progress, this method also allows high quality and economical construction. A further trend is the use of high longitudinal reinforcement ratios and large bar diameters, which generates smaller column dimensions and more available floorspace. For high-rise buildings, the butt joints must be designed for reliable transmission of high normal stresses. While the load bearing capacity of butt-jointed precast columns made of normal-strength and high-strength concrete has already been investigated in detail, there is a lack of investigations and experience with butt-jointed precast columns using high reinforcement ratios and large bar diameters. In this paper, experimental investigations on butt-jointed reinforced concrete columns using high reinforcement ratios are presented and evaluated. Using an FE model, the load-bearing behavior is described and a first parameter study on influences on the load-bearing capacity of butt joints is carried out. Based on this evaluation, the applicability of existing regulations and proposals is assessed.

Persönliches:
Frank Fingerloos 60 Jahre

Nachrichten:
Rahmenbedingungen schaffen für die Transformation der Zementindustrie
VÖB Konjunkturbarometer: Starkes Umsatzwachstum und drohender Rohstoffmangel dominieren die Baubranche

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Zum Titelbild:
Recycelbar und ein Beitrag zur Null-Abfallwirtschaft: Feuerverzinkte Fassade des Fraunhofer IWKS: Das Fraunhofer IWKS steht für den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und hat die Forschungsschwerpunkte Wertstoffkreisläufe und effiziente sowie nachhaltige Ressourcenstrategien. Die praktische Umsetzung und Anwendung dieser Ziele hatte auch beim Neubau des eigenen Forschungsgebäudes am Standort Hanau höchste Priorität, beispielsweise bei der Fassade des Technikums. Hier kam eine Gebäudehülle aus feuerverzinktem Stahl zum Einsatz, weil sie dauerhaft, wiederverwendbar, instandsetzbar und recycelbar ist. Damit wird ein wichtiger Beitrag zur Null-Abfallwirtschaft geleistet. Denn feuerverzinkter Stahl kann beliebig oft ohne Qualitätsverlust recycelt werden. Der Neubau entspricht den Richtlinien des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB). Architekten: hammeskrause architekten (Foto: Wolf-Dieter Gericke)

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Unserem geschätzten Lehrer Herrn em. Univ.-Prof. Richard Greiner zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studie vorgestellt, welche die Auswirkungen der im Normentwurf zur 2. Generation der EN 1993-1-1 eingeführten Neuerungen des Biegedrillknicknachweises von Trägern mit I- und H-Querschnitt auf die Regelungen zur Bestimmung der erforderlichen Drehbettung zur Vermeidung des Biegedrillknickens untersuchte. Es werden zunächst die Hintergründe der bestehenden und neuen Regelungen gemeinsam mit bisherigen Vorschlägen zur Anpassung der Definition der Mindest-Drehbettung diskutiert. Anhand theoretischer Überlegungen sowie numerischer Berechnungen der realitätsnahen Tragfähigkeit drehgebetteter Stäbe wird gezeigt, dass die neuen Regelungen für das Biegedrillknicken in prEN1993-1-1 zu sehr präzisen Vorhersagen der Tragfähigkeit drehgebetteter Stäbe führen, solange die Drehbettung auch in der Bestimmung der Schlankheit für Biegedrillknicken berücksichtigt wird. Zudem wird gezeigt, dass die bisher gültigen und im Nationalen Anhang der DIN EN 1993-1-1 enthaltenen Festlegungen zur Mindest-Drehbettung zur Vermeidung von Biegedrillknicken ebenfalls für die Praxis ausreichend genau sind und in keinem Widerspruch zu den neu eingeführten Regelungen zum Biegedrillknicken stehen. Von der in prEN1993-1-1, Anhang D geplanten Verschärfung der Regelungen zur erforderlichen Mindest-Drehbettung kann demnach abgesehen werden.

Lateral torsional buckling of girders with rotational restraints - influence and application of the new rules in prEN1993-1-1:2020
This paper presents the results of a study that investigated the effects of the innovations introduced in the draft standard for the 2nd generation of EN 1993-1-1 for the lateral-torsional buckling (LTB) verification of beams with I and H cross-sections on the regulations for the calculation of the minimum stiffness of a rotational restraint to avoid LTB. In the first part of the paper, the background of the existing and new regulations is discussed together with previous proposals for adapting the definition of the minimum rotation bedding. Then, based on theoretical considerations and numerical calculations of the realistic load-bearing capacity of rotationally restrained beams, it is shown that the new regulations for LTB in prEN1993-1-1 lead to very precise predictions of the load-bearing capacity of rotationally restrained girders and beams, provided that rotational stiffness is also taken into account in the determination of the corresponding slenderness for LTB. In addition, it is shown that the currently valid specifications for the minimum rotational stiffness contained in the National Annex of DIN EN 1993-1-1 are also sufficiently accurate for practical use and do not contradict the newly introduced regulations for torsional buckling. The planned tightening of the regulations on the minimum rotational stiffness in prEN 1993-1-1, Annex D are thus shown to be unnecessary.

Unserem geschätzten Lehrer Herrn em. Univ.-Prof. Richard Greiner zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet.
Für Rohrkonstruktionen im Stahlwasserbau und im Mastbau sind häufig Ermüdungsnachweise erforderlich. Für die sehr häufigen Konstruktionsdetails, i) Wanddickensprung an der Umfangsnaht mit variabler Fasenneigung und ii) Ringsteifenanschluss (außen liegend) bzw. Rohrflanschanschluss, werden nachfolgend aufbereitete Strukturspannungen zur Verfügung gestellt sowie die zutreffende Vorgehensweise beim Ermüdungsnachweis erläutert. Die aufbereiteten Strukturspannungen können auch für elastische Spannungsnachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit dienen. Der Hintergrund zu den dargestellten Nomogrammen, die sowohl die Längskraftbeanspruchung &Dgr;nx als auch die Umfangsbeanspruchung &Dgr;&sgr;&phgr; infolge Innendruckänderungen &Dgr;pi abdecken, wird erläutert. Zwei Anwendungsbeispiele verdeutlichen die Vorgehensweise mit den Nomogrammen in der Praxis und belegen die Treffsicherheit gegenüber den angeführten numerischen FE-Berechnungen.

Tabulated hot spot stresses for thickness transition and ring stiffener joints of pipe structures
Pipe structures for steel hydraulic engineering and steel masts are often susceptible to fatigue. For two very common constructional details, i) thickness transitions at circumferential butt weld with varying bevel angle and ii) ring stiffener joints (outside stiffeners) and pipe flange joints, tabulated hot spot stresses are presented and the accurate fatigue verification is shown. The tabulated hot spot stresses are also suitable for an elastic verification in the ultimate limit state. The background for the presented nomograms to determine the hot spot stresses, available for axial loads &Dgr;nx and also for circumferential stresses &Dgr;&sgr;&phgr; due to internal pressure &agr;pi, is presented. Two examples show the procedure with the developed nomograms in practice and also show the accuracy compared with the presented numerical FE-results.

Im FOSTA-Forschungsprojekt P 1392 “Selbsterrichtende Onshore WEA mit Nabenhöhe größer 120 m - Hybridturm mit Hebevorrichtung zum Selbstaufbau” wurde eine selbsterrichtende Windenergieanlage mit Stahl-Hybridturm für Schwachwindstandorte entwickelt, welche beim Aufbau ohne den Einsatz von Spezialraupenkranen auskommt. Der Turm der Beispielanlage besteht aus einem 80 m hohen Gittermastturm mit speziellem Übergangsstück, durch welches der 100 m hohe Stahlrohrturm inkl. Gondel und Rotor mithilfe eines Litzenhubsystems in seine Endposition angehoben wird. Zur Stabilisierung des Stahlrohrturms während des Hubs kommt ein eigens entwickeltes Stabilisierungssystem zum Einsatz, welches das Turmbiegemoment über umlaufende, nachgeführte Zylinder aufnimmt. Diese sind im Übergangsstück in zwei Ebenen angeordnet und halten den Rohrturm in der Lotrechten. Entwurf und Bemessung des Stahlrohrturms, des Gittermastturms sowie des Übergangsstücks erfolgten für den Endzustand, für den Entwurf des Gittermastturms kam eine eigens entwickelte Software zum Einsatz, welche die Gittermaststruktur auf Basis probabilistischer Methoden gewichtsoptimiert. Für den Stahlrohrturm konnte gezeigt werden, dass die aus den Hydraulikzylindern einwirkenden Querlasten aufgenommen werden können. Anhand der untersuchten Beispielanlage konnte gezeigt werden, dass Errichtung und Betrieb der selbsterrichtenden Windenergieanlage ökonomisch möglich sind.

Self-erecting wind energy plant with hub height of 180 m
Within the FOSTA research project P1392 “Self-erecting onshore wind energy plants with hub heights greater than 120 m - hybrid tower with lifting device for self-erection”, a self-erecting wind energy plant with steel hybrid tower for low-wind sites was developed, which does not require the use of special crawler cranes. The tower of the example plant consists of an 80 m high lattice tower with a special transition piece, through which the 100 m high tubular steel tower including nacelle and rotor is lifted into its final position with the help of a strand lifting system. To stabilise the tubular steel tower during the lift, a specially developed stabilisation system is used, which takes up the tower bending moment via revolving, guided cylinders, which are arranged in two levels in the transition piece and keep the tubular tower in the vertical position. The design and dimensioning of the tubular steel tower, the lattice tower and the transition piece were carried out for the final state. For the optimisation of the lattice tower, a specially developed software was used, which designs a weight-optimised lattice tower structure on the basis of probabilistic methods. For the tubular steel tower, it was shown that the transverse loads acting from the hydraulic cylinders can be carried. On the basis of the investigated example plant, it could be shown that construction and operation of the self-erecting wind energy plant are economically possible.

Im Hohlprofilfachwerkbau ist der K-Knoten mit Spalt die bevorzugte Knotenkonfiguration. Zunehmend werden auch ermüdungsbeanspruchte Fachwerke aus hochfesten Stahlgüten und mit größeren Wanddicken gebaut. Die Ermüdungsbemessung von Hohlprofil-K-Knoten nach dem Nennspannungskonzept berücksichtigt die Wanddicke der Bauteile, die in der aktuellen Normung auf max. 8 mm begrenzt ist. Die Bemessungsregeln auf Basis von Strukturspannungen beruhen auf numerischen Studien oder auf Versuchen an normalfesten Stählen und dünnwandigen Profilen. Zur leichteren Anwendung und Bemessung von K-Knoten aus Hohlprofilen mit größerer Wanddicke und aus höherfesten Stahlgüten werden Empfehlungen ausgesprochen, um die bestehenden Bemessungsregeln anzupassen und zu erweitern.

Extension of the fatigue design of hollow section K-joints
The preferred joint configuration in hollow section truss construction is the K-joint with gap. Increasingly, fatigue-loaded trusses are also built with larger wall thicknesses and made of high strength steel grades. The fatigue design according to the nominal stress concept of hollow section K-joints depends on the wall thickness of the components but is limited to 8 mm in the current standardization. The design rules based on structural stresses are based on numerical studies or on tests on mild strength steels and thin-walled sections. To facilitate the application and design of K-joints in hollow sections with larger wall thickness and in higher strength steel grades, recommendations are made to adapt and extend existing design rules.

Wartung und Inspektion von dynamisch beanspruchter stählerner Infrastruktur sind kostenintensiv. Die Frequenz der Inspektionen steigt zum Ende der Lebensdauer an. Schwachstellen einer Konstruktion sind meist die konstruktiven Verbindungen. Wirtschaftliche Sanierungsmaßnahmen von ermüdeten konstruktiven Verbindungen, die kostspielige Inspektionsintervalle unnötig machen, wurden bis jetzt nicht in die breite Praxis übertragen. In diesem Aufsatz wird mit der Nanolaminatbeschichtung, auch Nanolaminatpflaster genannt, ein neues Schweißnahtnachbehandlungsverfahren vorgestellt. Eine Ermüdungsstudie im Zugschwellbereich mit geschweißten und mit Nanolaminat beschichteten Stahlproben zeigt erstmals das Potenzial dieses Schweißnahtnachbehandlungsverfahrens hinsichtlich Lebensdauerverlängerung, auch gegenüber anderen bekannten Schweißnahtnachbehandlungsverfahren. Durch die Nanolaminatbeschichtung ergeben sich in dieser Vorstudie vielversprechende Einzelergebnisse: Bei einer Spannungsschwingbreite nahe der Streckgrenze wird die Lebensdauer im Mittel um das Drei- bzw. 4,5-Fache erhöht. Die Nanolaminatbeschichtung wird im Vergleich mit anderen Schweißnahtnachbehandlungsverfahren diskutiert. Die Schweißnahtnachbehandlung mit Nanolaminatbeschichtungen erscheint industrieübergreifend von großem Interesse und ist bei neuen oder bestehenden Konstruktionen anwendbar.

The nanolaminate patch - a post-weld treatment for unmatched lifetime extension
Maintenance of dynamically loaded steel infrastructure is expensive. The frequency of inspections increases towards the end of the lifetime. The weak link of a structure is often the structural joint. Economical maintenance methods for fatigued structural components, which make expensive inspection intervals obsolete, have not been transferred to engineering practice yet. This article introduces a new post-weld treatment method using a nanolaminate coating, also called nanolaminate patch, on the welded joint. A tension-tension fatigue testing study of welded steel specimen shows the potential of this post-weld treatment compared with other existing post-weld treatment methods in respect to lifetime extension. Nanolaminate coating applied in this study shows promising first results: At an applied stress range close to the yield strength, the lifetime of the weld can on average be extended by a factor of 3 or 4.5, respectively. The nanolaminate coating is discussed in comparison with other post-weld treatment methods. The post-weld treatment using nanolaminate coating seems to be of interest across industries and is applicable on new or existing structures.

Zahlreiche Rheinbrücken in Deutschland und den Niederlanden werden aktuell nachgerechnet und dabei zeigen sich vermehrt Traglastdefizite gegenüber den Anforderungen der Eurocodes. Wann immer möglich, sollte dem Erhalt der Vorzug vor dem Ersatzneubau gegeben werden, nicht zuletzt wegen des Denkmalschutzes und der CO2-Bilanz. Dabei kann es helfen, bei der Nachrechnung den “Bleistift zu spitzen”, also den lokal tatsächlich auftretenden Verkehr einfließen zu lassen sowie das Tragverhalten im Detail zu untersuchen und stille Reserven zu aktivieren. Hierbei können digitale Werkzeuge große Dienste erweisen, da dadurch zahlreiche Szenarien, Details oder Abstufungen jeweils individuell betrachtet werden können, anstatt auf der sicheren Seite liegend nur maßgebende Punkte zu betrachten. Eine sinnvoll eingesetzte Digitalisierung hilft also die Ökobilanz zu verbessern, Brückendenkmäler zu retten und letztlich dem Bauherrn auch Kosten zu sparen. Am Beispiel einiger Rheinbrücken soll aufgezeigt werden, wie durch den Einsatz digitaler Werkzeuge wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden konnten als in der Originalstatik, dies dient dann als Grundlage für gezielte und insgesamt wirtschaftliche Verstärkungsmaßnahmen. Zu diesen Maßnahmen gehören die verfeinerte Diskretisierung des Tragwerks und der Detailmodelle, Nachweise der Verbindungen und Ermittlung der lokalen individuellen Ermüdungseinwirkung für das Tragwerk.

Usage of digital tools in the recalculation of existing bridges - application on existing bridges over the river Rhine
Numerous bridges over the river Rhine in Germany and the Netherlands are currently being recalculated and increasingly show capacity deficits compared to the requirements of the Eurocodes. In contrast to smaller structures, a new replacement construction for these important structures is only possible with great effort; moreover, this is nowadays also to be questioned very critically based on the historical and environmental reasons. Whenever possible, preservation should be given preference over replacement construction. “Sharpening the pencil” can be decisive in the recalculation, i. e. to take into account the actual traffic load, to examine the load-bearing behavior in detail and to activate hidden reserves. Digital tools can be of great service here, as they allow numerous scenarios, details or gradations to be considered individually, instead of just the analysis of governing sections, which is on the safe side. A sensible use of digitalization helps to improve the ecological balance, to save bridge monuments and ultimately to save costs for the bridge owner. It will be shown, using existing bridges over the river Rhine as examples, how the use of digital tools has achieved significantly better results, which yields to targeted overall economic strengthening measures. Alternative modelling methods, detailed local models, verifications of the connections and determination of the local individual fatigue effect for the structure are herein presented.

Im Gespräch:
Brücken weiterbauen: Eisenbahnbrücke Lange-Feld-Straße in Hannover

Aktuelles:
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Wettbewerbe:
Fuß- und Radwegbrücke in Darmstadt mit Anerkennung beim Deutschen Architekturpreis 2021

Tagungen & Veranstaltungen:
STCO Online Live Seminar #3 Introduction to parametric design of steel structures
3. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 18. November 2021 in Frankfurt

Einen Besuch wert:
Actelion Business Center Basel

ÖSTV NEWS:
BIM-Positionspapier des Österreichischen Stahlbauverbandes
Baustellenhandbuch “Montagehinweise in der Dübeltechnik - Befestigungstechnik”
Neuauflage der Richtlinie “Offene Parkdecks”

SZS STEEL NEWS:
Stellweek

Persönliches:
Locken aus Stahl: Bauingenieurin Lamia Messari-Becker

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Zum Titelbild:
Erweiterung Kohleinsel im Duisburger Hafen - Das Foto zeigt die Herstellung einer Spundwand zur Erweiterung der Kohleninsel im Duisburger Hafen. Hierzu wurden auf ca. 420 m Länge 300 Doppelbohlen Z-Profil und in die Wand integrierter Dalben als Anlegepfähle eingebaut. Die Rückverankerung erfolgte über sogenannte “Totmann”-Konstruktionen. Durch die Verfüllung hinter der Spundwand konnte eine Fläche von ca. 10.500 m2 neu gewonnen. Somit ist die Kohleninsel für neue Aufgaben nach dem Kohleumschlag weiter vorbereitet. (Foto: Hülskens)

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Informationsmanagement Planen + Bauen

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Der notwendige Ausbau maritimer erneuerbarer Energien bedingt die eingehende Untersuchung von strukturellen Belastungsgrenzen und potenziellen Umwelteinflüssen von Offshore-Strukturen. Großmaßstäbliche Versuchseinrichtungen nehmen hierbei eine wichtige Rolle ein, da nur hier Belastungen, die sich mit der Expansion von Offshore-Strukturen in größere Wassertiefen ergeben, realitätsnah untersucht werden können. Von besonderer Bedeutung für die Bemessung von Offshore-Strukturen ist eine realistische Abbildung der komplexen Überlagerung von Wellen und Strömung, die bisher nur in wenigen Versuchseinrichtungen großmaßstäblich möglich ist. Mit der Erweiterung des Großen Wellenkanals (GWK) in Hannover zum GWK+ wird ab 2022 die erste Versuchsanlage dieser Art in Deutschland zur Verfügung stehen. Die Planung und Konstruktion der Einleitung einer zusätzlichen Strömung in einen Wellenkanal mit dem Ziel der Erreichung natürlicher Strömungszustände stellt eine große Herausforderung dar. Als wesentliche strömungstechnische Komponente soll daher in diesem Beitrag die Entwicklung der Strömungseinleitung in den erweiterten GWK vom Entwurf bis hin zu einer Optimierung durch ein eigens hierfür geschaffenes 1:10-Modell beschrieben werden. Einblicke in die Umsetzung, die strömungstechnischen Herausforderungen sowie die Optimierung der Strömungseinleitung in einen Wellenkanal mittels Leitwände und verstellbarer Lamellen sowie die Passfähigkeit eines 1/15-Potenzgesetzes für das vertikale Strömungsprofil werden gegeben.

GWK+: extension of the large wave flume in Hannover - analysis of current inlet
The necessary expansion of maritime renewable energies requires the detailed investigation of structural load limits and potential environmental impacts of offshore structures. Large-scale test facilities play an important role in this context, as they provide the rare opportunity to investigate offshore structures in large scale under realistic conditions. Of particular importance for the design of offshore structures is a realistic representation of the complex superposition of waves and currents, which is currently only possible in a few large-scale test facilities. With the extension of the large wave flume (GWK) in Hannover to the GWK+, the first test facility of this kind in Germany will be available from 2022. The design and construction of an additional current inlet into a wave channel represents a major technical challenge. The design of the current inlet must ensure that flow conditions similar to those in nature can be reproduced in the study area of the wave channel. As an essential flow component, this paper will therefore describe the development of the current inlet into the extended GWK from the design stage to further optimization by means of a 1:10 model created specifically for this purpose. Insights into the implementation, the flow-related challenges as well as the optimization of the current inlet into the wave flume by means of guiding walls and adjustable guiding vanes, and the general suitability for the approximation of the vertical velocity profile as a 1/15 law are presented.

Um die Eigenschaften des Schotteroberbaus in dynamischen Berechnungen von Eisenbahnbrücken zu berücksichtigen, steht in der Brückendynamik zwar ein breites Feld an Rechenmodellen zur Verfügung, eine erhebliche Streuung der zugehörigen Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte erschwert jedoch einen ingenieurpragmatischen Zugang. Aufbauend auf dynamischen Analysen an einer Versuchsanlage, welche durch ihre spezielle Funktionsweise eine Betrachtung des vom Brückentragwerk unabhängigen Schotteroberbaus ermöglicht, werden Dämpfungskennwerte für den Schotteroberbau bestimmt. Die Kennwerte sind dabei zugehörig zu einem mechanischen Modell, welches auf die im Schotteroberbau wirkenden Energiedissipations- bzw. Dämpfungsmechanismen abgestimmt ist und eine Gleis-Tragwerk-Interaktion sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung berücksichtigt. Die ermittelten Dämpfungskennwerte zeigen für das gegenständliche Versuchsspektrum signifikante Frequenz-, Verschiebungs- und Beschleunigungsabhängigkeiten, unterliegen innerhalb dieser Abhängigkeiten jedoch nur einer geringfügigen Streuung, womit für den Schotteroberbau letztendlich eine ausreichend genaue und realitätsnahe Angabe von Rechenmodell und darauf abgestimmten Kennwerten ermöglicht wird.

Damping parameters of ballasted track on railway bridges - part II: energy dissipation in the ballasted track and related calculation model
Calculations of the dynamics of railway bridges rely on a broad range of pertinent models which analyse the dynamic properties of the ballasted track. However, the substantial variations of related stiffness and damping parameters complicate appropriate implementation into vibration prognoses. Relying on dynamic calculations gained from a special test facility, which allows to analyse the ballasted track (isolated from the bridge structure), it is possible to determine related damping parameters. Those core parameters correspond to a mechanical model which is tuned to the energy dissipation and damping mechanisms arising in the ballasted track. Within the scope of this test the damping parameters show significant dependencies as regards frequency, acceleration and displacement, but at the same time cause minimal variances within these dependencies. This facilitates the set-up of a sufficiently precise and realistic calculation model for the ballasted track, plus related core parameters.

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Der Sonderforschungsbereich 1463 “Integrierte Entwurfs- und Betriebsmethodik für Offshore-Megastrukturen” ist im Januar 2021 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft für eine Laufzeit von zunächst vier Jahren eingerichtet worden. In 15 Teilprojekten beschäftigen sich Forscher von fünf Institutionen unter der Leitung der Leibniz Universität Hannover mit der Erforschung und Entwicklung neuer Methoden zur Realisierung zukünftiger Offshore-Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von > 20 MW als wesentlichen Beitrag zu einer regenerativen Energieversorgung.

Integrated design and operation methodology for offshore megastructures
The collaborative research centre 1463 “Integrated Design and Operation Methodology for Offshore Megastructures” was established by the German Research Foundation in January 2021 for an initial period of four years. In 15 sub-projects, researches from five institutions under the leadership of Leibniz University Hannover are investigating and developing new methods to realize future offshore wind turbines with a rated power of > 20 MW as a significant contribution to a renewable energy supply.