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Chloride in Stahlbetonbauteilen können zu einer schädigenden Lochkorrosion der Bewehrung führen, die von außen nicht unbedingt sichtbar ist. Um den Schädigungsgrad der Bauteile und das Schädigungspotenzial auch hinsichtlich der zu wählenden Instandsetzungsvariante möglichst zielgerichtet ermitteln zu können, werden neben den herkömmlichen Methoden der Bauwerksdiagnose auch zunehmend zwei weitere Untersuchungsmethoden angewandt: So können durch gezielte Untersuchungen mit LIBS (Laser induzierte Breakdown Spektroskopie) wertvolle zusätzliche Informationen zur Chloridverteilung innerhalb des Bauwerks generiert werden. Mittels Bestimmung des Elektrolytwiderstands können Bauteile hinsichtlich des Wassergehalts und der Dichtigkeit und damit das Schädigungspotenzial beurteilt werden. Die Anwendungen beider Verfahren bei der Bauwerksdiagnose werden nachfolgend vorgestellt. Abschließend wird dargestellt, wie in Abhängigkeit von den später durchgeführten Instandsetzungsverfahren nach der Technischen Regel “Instandhaltung von Betonbauwerken” (kurz: TR-IH) des DIBt unterschiedliche Untersuchungsmethoden unterschiedliche Wichtigkeiten und Wertigkeiten aufweisen. Dies soll in der Praxis eine auf das Instandsetzungsverfahren zugeschnittene Bauwerksdiagnose ermöglichen.

LIBS and electrolyte resistance investigations - Components of an in-depth structural diagnosis of chloride-contaminated reinforced concrete
Chlorides can lead to damaging pitting corrosion at the reinforcement in reinforced concrete components, which is not necessarily visible from the outside. In order to select an appropriate repair method as specifically as possible the degree of damage and the damage potential of the components have to be identified. Besides conventional methods of building diagnostics two additional investigation methods are also being applied more often. For example, valuable additional information on the chloride distribution within the structure can be generated through targeted investigations with LIBS (Laser induced Breakdown Spectroscopy) analysis. By determining the electrolyte resistance, components can also be assessed with regard to the water content and tightness and thus with regard to the damage potential. The application of both methods in structural diagnostics are presented below. Finally, it is shown how, depending on the repair method carried out according to the Technical Rule “Maintenance of Concrete Structures (TR-IH)” of the DIBt, different NDT methods have different importances and values. In practice, this should enable a more tailor-made structural diagnosis.

In punktförmig gestützten Flachdecken ist ein ausreichender Durchstanzwiderstand sicherzustellen. Wird die Decke ermüdungsrelevant beansprucht, ist im Rahmen der Bemessung auch der Ermüdungswiderstand nachzuweisen. Eurocode 2 fordert für Stahlbetonbauteile separate Ermüdungsnachweise gegen Betonversagen und Versagen der Bewehrung. Dieses Nachweiskonzept ist im aktuellen Eurocode 2 für einen Durchstanzbereich mit erforderlicher Durchstanzbewehrung nicht umfassend dargelegt. Für die Filigran®-Durchstanzbewehrung wurde im Rahmen der Europäischen Technischen Bewertung ETA-13/0521 ein solches Nachweiskonzept auf der Grundlage des Technischen Berichtes EOTA TR 058 formuliert. Danach ist sowohl die Durchstanzbewehrung auf der Grundlage einer ermittelten Wöhlerlinie nachzuweisen als auch ein Ermüdungsnachweis gegen Betonversagen, das den maximalen Durchstanzwiderstand bestimmt, zu führen. Dieses Nachweiskonzept wird im Beitrag erläutert.

Punching Shear under Fatigue Load - European Technical Assessment with Design Concept according to Technical Report EOTA TR 058
Sufficient punching shear resistance of flat slabs has to be ensured. In case of fatigue load the fatigue resistance has to be proved as a part of the design. Eurocode 2 requires in case of reinforced concrete structures separate verifications of the concrete and the reinforcement. In the Eurocode 2 the design concept in the case of a reinforced punching shear area is not presented comprehensively. For the Filigran®-Punching Shear Reinforcement such a design concept is determined in the European Technical Assessment ETA-13/0521 based on the Technical Report EOTA TR 058. Accordingly both the punching shear reinforcement on the basis of a S-N-Curve and the concrete fatigue resistance, which determines the maximum punching shear resistance, have to be verified. This design concept is described in this article.

Der hohe Aufwand für Schalung und Rüstung machte Betonschalen in den letzten Jahrzehnten zunehmend unwirtschaftlicher, bis der Neubau in den 1970er-Jahren annähernd stagnierte. Der vorliegende Beitrag beschreibt ein neu entwickeltes Schalenbauverfahren mithilfe von pneumatischer Schalung. Eine ebene, vollständig ausgehärtete bewehrte Betonplatte wird durch gleichzeitiges Aufblasen und Vorspannen zu einem mehrfach gekrümmten Schalentragwerk verkrümmt. Um die großen Dehnungen in Ringrichtung aufnehmen zu können, werden keilförmige Auslässe aus der Platte ausgespart. Die großen auftretenden Krümmungen in den Querschnitten der einzelnen blütenblattförmigen Betonelemente werden durch die Bewehrung in Form von nichtrostenden Stahlseilen aufgenommen. Nach Abschluss des Verkrümmungsvorgangs werden die Spannlitzen an der Verankerung verkeilt und die Baufugen zwischen den einzelnen Elementen verspachtelt. Durch den geringen finanziellen Aufwand für die pneumatische Schalung und die kurze Bauzeit können Kosten und Ressourcen gespart und Schalentragwerke wirtschaftlich hergestellt werden.

Building shell structures out of reinforced concrete using the “Pneumatic Wedge Method”
A new construction method called “Pneumatic Wedge Method” was invented at the Institute for Structural Engineering at Vienna University of Technology. The idea behind this new construction method is to build concrete shells with double curvature originating from an initially plane plate. During the transformation process, the elements of hardened concrete are bent until the final form of the shell structure is reached. The steel ropes (5 mm diameter), used as reinforcement, are able to absorb the occurring strains during the distortion. Pneumatic wedges, mounted between the concrete elements, protect the thin foil used as lifting formwork and regulate the distance of these concrete elements during the transformation process. Additional post-tensioning cables support the shaping process and are locked at the anchor bodies to fix the form of the concrete shell. Finally the joints between the elements are filled with grout.

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- Lücken durch DIN EN 1504/Anpassung der Instandsetzungs-Richtlinie im Stocken
- Universität Twente und TU Dortmund gewinnen die 12. Deutsche Betonkanu-Regatta

Es werden die für Normalbeton bekannten Rechenmodelle zur Abbildung des Tragverhaltens von Übergreifungsstößen zug- und druckbeanspruchter Betonstähle hinsichtlich der Übertragbarkeit auf Bauteile aus selbstverdichtendem Beton (SVB) überprüft. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf zwei in der Praxis übliche selbstverdichtende Betone, den Mehlkorntyp mit Kalksteinmehl und den Kombinationstyp mit Flugasche. In Abhängigkeit von der bezogenen Übergreifungslänge ls/ds werden der Übertragungsmechanismus sowie die Verteilung der Verbund-, Stahl- und Betonspannungen im Stoßbereich untersucht. Das Forschungsvorhaben wurde aus Mitteln des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb - V429) gefördert.

Die Anwendung der linearen Schädigungshypothese nach Palmgren und Miner kann bei der Dimensionierung von Tragkonstruktionen für Windenergieanlagen zu sehr unsicheren oder unwirtschaftlichen Berechnungsergebnissen führen. Der tatsächlich stark nichtlineare Ermüdungsprozeß von Beton wird nicht ausreichend genau durch einen vereinfachten linearen Ansatz erfaßt. Ebenfalls können die Auswirkungen unterschiedlicher Belastungsreihenfolgen auf die resultierende Ermüdungslebensdauer nicht berücksichtigt werden.
Daher wird aufbauend auf einem mechanisch begründeten Ermüdungsmodell aus der Literatur eine Vorgehensweise zur Beschreibung der Steifigkeits- und Schädigungsentwicklung in Beton unter mehrstufiger Ermüdungsbeanspruchung entwickelt. Dieser erweiterte Modellansatz wird an das vom FE-Programm ABAQUS zur Verfügung gestellte elasto-plastische Betonmodell adaptiert und ein Spannbetonschaft für eine Windenergieanlage der Multi-Megawattklasse numerisch untersucht.
Die Ergebnisse der numerischen Simulation zeigen deutlich den Einfluß der Belastungsreihenfolge auf die Ermüdungslebensdauer, und daß sich im Querschnitt durch Spannungsumlagerungen erheblich geringere Ermüdungsschädigungen ergeben als Berechnungen ohne Spannungsumlagerungen.

Ein instrumentell und methodisch völlig neuartiges Vermessungsverfahren ist dabei, bisher sehr aufwendige Arbeiten im Bereich der präzisen Bestands- und Anlagendokumentation zu revolutionieren. An die Stelle einzelner objektdefinierender Zielpunkte treten nunmehr Hunderttausende Rasterpunkte, welche durch vektorielle Abtastung mit einem terrestrischen Laser-Scanner in Minutenschnelle erfaßt werden. Die so gewonnene räumliche Punktwolke kann sofort betrachtet und bearbeitet werden. Mehrere solcher Punktwolken können miteinander verkettet und in ein definiertes Koordinatensystem transformiert werden. Das Potential des Aufnahmeverbandes liegt vor allem in der Möglichkeit der direkten Modellierung und Objektgenerierung für ein CAD.

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When tunnelling with a TBM (Tunnel Boring Machine) in rock and soil, mostly the machine is described and often reduced to a slogan. Such descriptions say little about geotechnical processes at the tunnel face that are key to the success of tunnel driving and must be considered when selecting a tunnelling system. In soil tunnels the tunnel face must be safely supported and extracting material must be possible. For a slurry shield the slurry must not escape and pressure must act on the face. In the literature mostly bentonite content is considered. With an Earth-Pressure balance machine the soil has to have characteristics that it can be remoulded and transformed in a mass of adequate consistency with mechanical means, adding water and additives such that this mass can support the face and be extracted. Long-term experience shows that the fine content and polymers are also important factors. Flow channels (pores) in open gravel may be clogged, and the face supported by seepage forces. Also, the drag forces in the slurry circuit are increased and the operation of the slurry circuit became more stable. Rates of advance exceeding 10 m/day were achieved with a 11.6 m slurry shield. The limited depth of penetration of the slurry could be determined in-situ. For fine-grained soils the characteristics of the fines are crucial and are described by the Atterberg limits. Soil mechanics strength properties may be vastly different.
Beim mechanischen Tunnelvortrieb in Lockergestein oder stark geklüftetem Fels wird meist von der eingesetzten Tunnelbohrmaschine gesprochen und deren Ausbildung, als Hydro- oder Erddruckschild, beschrieben. Die geotechnischen Vorgänge an der Ortsbrust finden hingegen weniger Beachtung. Im Lockergestein muss die Ortsbrust ausreichend gestützt sein und gleichzeitig abgebaut werden können. Bei einem Flüssigkeitsschild darf die Stützflüssigkeit nicht ungehindert abfließen, damit die Stützung auf die Ortsbrust wirksam ist. Bei einem Erddruckschild wird der Boden in eine geeignete Konsistenz gebracht, damit dieser stützt und gefördert werden kann. Es liegen Jahrzehnte alte Erkenntnisse vor, die zeigen, wie die Ortsbrust-Stützung in sehr durchlässigem Kies erfolgen kann und dass die erfolgreiche Stützung nicht nur vom Bentonitgehalt und Polymeren, sondern auch vom Gehalt an Feinmaterialien in der Stützflüssigkeit abhängt. Die Porenkanäle im Bereich der Ortsbrust werden dabei verstopft, die Ortsbrust-Stützung aufgebaut und die Schleppkraft im Flüssigkeitskreislauf erhöht. In feinkörnigen Böden ergeben sich je nach Plastizitätseigenschaften (Konsistenzgrenzen) des Bodens wesentlich andere bodenmechanische Eigenschaften und somit andere Anforderungen an einen mechanischen Vortrieb.

The 450-metre long Kuckuckslay Tunnel is a double track railway tunnel dating from 1871. It is located in Germany on the line between Trier and Cologne along the river Kyll. Since its commissioning, the tunnel is a non-electrified line and has undergone only a few refurbishing measures. In 2018, a joint venture was commissioned to refurbish the Kuckuckslay Tunnel. During a 2.5-year construction period, the Kuckuckslay Tunnel will be expanded using conventional tunnelling and provided with a new concrete lining. The so-called 'Tunnel-im-Tunnel-Methode' would be used for the expansion, during which rail traffic could be maintained. In this case, the loading gauge of the railway in the area of the tunnelling work would be protected by a mobile construction rig. The Kuckuckslay Tunnel construction project offered a particular challenge due to the severely limited space inside and outside the tunnel, as well as the environmental conditions within a protected area. This article describes how these challenges were implemented and gives an overview of the state of work, as well as technical solutions and experience from the work completed.
Der 450;m lange Kuckuckslay Tunnel ist ein zweigleisiger Eisenbahntunnel aus dem Jahr 1871. Er befindet sich in Deutschland auf einer Teilstrecke zwischen Trier und Köln entlang des Flusses Kyll. Seit seiner Inbetriebnahme hat der Tunnel nur wenige Erneuerungsmaßnahmen erfahren und wird ohne Elektrifizierung betrieben. Im Jahr 2018 wurde eine Arbeitsgemeinschaft mit der Erneuerung des Kuckuckslay Tunnels beauftragt. Im Zuge der Erneuerungsmaßnahme wird der Kuckuckslay Tunnel während einer 2,5-jährigen Bauzeit unter laufendem Bahnbetrieb in bergmännischer Bauweise aufgeweitet und mit einer neuen Ortbetoninnenschale versehen. Für die Aufweitung kommt die sogenannte Tunnel-im-Tunnel-Methode zum Einsatz, mit der eine Aufrechterhaltung des Bahnverkehrs möglich ist. Hierbei wird der Betriebsraum der Bahn im Bereich der Vortriebsarbeiten durch eine mobile Schutzeinhausung geschützt. Die Baumaßnahme Kuckuckslay Tunnel wird zur besonderen Herausforderung infolge stark eingeschränkter Platzverhältnisse innerhalb und außerhalb des Tunnels sowie der umwelttechnischen Randbedingungen innerhalb einer Schutzgebietszone. Die baubetriebliche Umsetzung dieser Herausforderungen, ein Überblick über den Stand der Arbeiten sowie technische Optimierungen und Erfahrungen aus der Ausführungen werden in dieser Veröffentlichung vorgestellt.

Characterizing performance of tunnel boring machines (TBM) is important for numerous contractual and technical reasons. A common tool to determine machine performance in the field is the penetration test. The purpose of the penetration test is to operate the TBM for a defined period of time under normalized conditions that allow for interpretation and comparison between tests. The result of a penetration test is a thrust-penetration curve that reflects the excavatability of the rock mass. Prediction models use thrust-penetration curves to calculate the expected performance of a TBM in specific ground conditions.
This paper provides a review of recent practice including testing at the Norwegian University of Science and Technology (NTNU) along with research by Villeneuve and Käsling. Each of these methods includes excavation at certain thrust levels and rotational speeds for a certain distance. These existing methods have a number of disadvantages that lead to fairly slow tests, which the proposed methodology aims to eliminate.
Für eine Reihe von technischen und vertraglichen Fragestellungen ist die Charakterisierung der Leistung von Tunnelbohrmaschinen (TBM) von Bedeutung. Ein häufig genutztes Werkzeug, um die Bohrleistung einer TBM zu bestimmen, ist der Penetrationstest. Der Zweck eines solchen Tests ist, die TBM für eine gewisse Zeitdauer unter definierten Bedingungen zu betreiben, um so die Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Ergebnissen zu ermöglichen. Das Ergebnis eines Penetrationstests ist eine Penetrations-Kraft-Kurve, die es erlaubt, die Vortriebsleistung einer TBM unter bestimmten Gebirgseigenschaften zu prognostizieren.
In diesem Beitrag werden die bisherigen Ansätze der Norwegischen Technischen Universität in Trondheim und Forschungsarbeiten von Villeneuve und Käsling beschrieben. Diesen Ansätzen ist gemein, dass die TBM über eine kleine Vortriebsstrecke bei verschiedenen Vortriebskräften und Bohrkopfdrehzahlen betrieben wird. Die beschriebenen Methoden haben aber auch eine Reihe von Nachteilen, die zu einer relativ langen Testdauer führen. Die hier vorgeschlagene Methode verkürzt die Testdauer bei gleichzeitiger Erzielung höherer Genauigkeit der Ergebnisse.

In some sedimentary rocks, the admission of water results in an expansion of volume, which results from the chemical conversion of anhydrite into gypsum (anhydrite swelling) or the physical adsorption of water in certain clay minerals (clay swelling). This expansion leads to heavy loading of the tunnel lining and has already caused significant damage to some structures. In addition, sulphate attack on the lining concrete can lead to softening due to the formation of ettringite. Damage can be in the form of shear failure, spalling or bending tension cracks. The location and nature of the damage, which depends on the location of the ground containing clay or anhydrite and susceptible to swelling, is illustrated with some examples. Numerical modelling is applied to demonstrate the load transfers, which lead to these phenomena. Recent attempts to counter the problem have been based on the strengthening of the lining (resistance principle) or by installing compressible zones between rock mass and lining (yielding principle). The design rules for each principle are explained.
Bei einigen Sedimentgesteinen ereignet sich bei Wasserzutritt eine Volumenzunahme, die eine Folge der chemischen Umwandlung von Anhydrit in Gips (Schwellen) oder der physikalischen Anlagerung von Wasser an bestimmte Tonminerale (Quellen) ist. Diese Volumenzunahme führt zu starken Beanspruchungen der Tunnelauskleidung und hatte bei einigen Bauwerken bedeutende Schäden zur Folge. Darüber hinaus führt ein möglicher Sulfatangriff auf den Auskleidungsbeton zur Entfestigung durch Ettringitbildung. Diese Schäden können Scherbrüche, Abplatzungen und Biegezugrisse sein. Ort und Art der Schäden in Abhängigkeit vom Ort der quellenden bzw. schwellenden Gebirgsbereiche werden anhand einiger Beispiele aufgezeigt. Mittels numerischer Untersuchungen wird ein Einblick in die Lastumlagerungen gegeben, die zu den genannten Phänomenen führen. In neuerer Zeit wurde versucht, den Schäden einerseits durch eine Verstärkung der Auskleidung (Widerstandsprinzip) und andererseits durch nachgiebige Zonen zwischen Gebirge und Ausbau (Nachgiebigkeitsprinzip) zu begegnen. Die Entwurfsgrundsätze für diese Prinzipien werden dargelegt.

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches:
Klaus Stiglat, der die Ingenieurbaukunst sichtbar gemacht hat, wird 90
Herzlichen Glückwunsch - die Stahlbaugemeinschaft gratuliert Ulrike Kuhlmann zum Fünfundsechzigsten!
80. Geburtstag Prof. Manfred A. Hirt

Tagungen & Veranstaltungen:
Dresdner Stahlbaufachtagung 2022: Stahl- und Verbundbau - Neues aus Forschung, Normung und Praxis
Save the date: Eurosteel2023
Züblin-Stahlbaupreis 2022 verliehen

Zuschriften:
Zuschrift/Stellungnahme

In der Baulast des Bundes befinden sich derzeit etwa 39440 Brückenbauwerke bzw., wenn Brücken in mehrere Teilbauwerke untergliedert werden, 51360 Brücken-Teilbauwerke. Viele dieser Bauwerke leisten oft ein Mehrfaches dessen, was bei Planung und Bau seinerzeit vorstellbar war. Sie müssen daher nicht nur substanziell erhalten, sondern für das zukünftige Verkehrsaufkommen ertüchtigt werden.
Aufgrund der großen Anzahl der betroffenen Bauwerke hat das damalige Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung bereits im Jahr 2013 gemeinsam mit der Bundesanstalt für Straßenwesen und den Straßenbauverwaltungen der Länder die “Strategie zur Ertüchtigung der Straßenbrücken im Bestand der Bundesfernstraßen” entwickelt, die seitdem umgesetzt wird. Von den dort genannten über 2500 Brücken-Teilbauwerken, die vorrangig zu untersuchen sind, befinden sich derzeit rd. 46 % in Bearbeitung, das heißt die Brücken werden nachgerechnet und die notwendigen Baumaßnahmen geplant oder umgesetzt. Bereits rund 20 % der vorrangig zu untersuchenden Brücken sind für eine zukunftsfähige Brückentragfähigkeit fertig gestellt.
Die Modernisierung von Brücken hat bei den Investitionen daher hohe Priorität. Die Maßnahmen der Brückenertüchtigung werden aus dem “Programm zur Brückenmodernisierung” finanziert. In den Jahren 2017 bis 2020 stehen in diesem Programm, das auch danach fortgeführt wird, rund 2,9 Milliarden Euro zur Verfügung. Es gilt die klare Zusage: Jede Sanierungsmaßnahme, die Baurecht erhält, wird finanziert!
Aktuell sind 112 größere Brückenertüchtigungsmaßnahmen mit einem jeweiligen Bauvolumen von über 5 Millionen Euro dem Programm zur Brückenmodernisierung zugeordnet. Durch diese Maßnahmen, die sowohl Ersatzneubauten als auch Verstärkungen und Adhoc-Instandsetzungen umfassen, wird eine Brückenfläche von über 1,2 Millionen m2 nachhaltig ertüchtigt.

Modernization of bridges in Germany - Motive and implementation.
Currently, the Federal Government is responsible for the construction and maintenance of approx. 39440 bridge structures or 51360 partial structures in those cases where bridges are subdivided into a number of partial structures. Many of these structures have to carry loads that are several times higher than whatever seemed imaginable when the bridge was designed and built. For this reason, apart from maintaining their structural health, we must also strengthen them so that they are able to cope with future traffic volumes.
Because of the great number of structures affected, in 2013, the then Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (Federal Ministry of Transport, Building and Urban Development) joined forces with the Bundesanstalt für Straßenwesen (Federal Highway Research Institute) and the federal state road construction authorities to develop a “Strategy for Strengthening the Road Bridge Stock on the Federal Trunk Roads”, which has since then been implemented. Of the more than 2,500 partial bridge structures mentioned there, whose inspection has been given priority, 46 % are currently being dealt with, which means that the structural design of the bridges is being assessed and the required construction work is being planned or realized. Around 20 % of the bridges envisaged for priority inspection have already been completed so that their load-bearing capacity is now fit for the future.
In terms of investment, top priority is thus given to the modernization of bridges. Bridge strengthening measures are financed from the “Bridge Modernization Programme”. In the period from 2017 to 2020, around 2.9 billion euros will be available for this programme, which will be continued after 2020. The pledge that will be honoured is: Every modernization project that receives construction go-ahead will be funded.

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