Das Verbundverhalten von Geokunststoffen und Erdmaterialien stellt eine essentielle Eingangsgröße für die Berechnung der Standsicherheit geokunststoffbewehrter Erdkörper dar. Folglich ist es wichtig, die den Versagenszustand kennzeichnenden Verbundparameter genau zu analysieren und die Wechselwirkung zwischen Boden und Geokunststoff auszuwerten. Theoretische Modelle zum Verbundverhalten erscheinen aus vielen Gründen nicht transparent oder ungeeignet. Deswegen werden die Verbundparameter am besten in Scher- und Herausziehversuchen (Pullout-) ermittelt. Die Mehrzahl der aus der verfügbaren Literatur bekannten Versuche wurde in kohäsionslosen Böden durchgeführt. Wissenschaftlich fundierte Untersuchungen zum Verbundverhalten von Geogittern in kohäsiven Böden sind selten, in bindemittelverbesserten kohäsiven Böden kaum vorhanden. Der ständig wachsende Mangel an “guten” granularen Reibungsböden und die Verfügbarkeit von lokalen kohäsiven Böden haben in den letzten Jahren ein wachsendes Interesse für solche Böden als Füllboden hervorgerufen. Deshalb wurden an der TU Bergakademie Freiberg in Zusammenarbeit mit der Fa. HUESKER zahlreiche Scher- und Pullout-Versuche an zement- und kalkstabilisierten bindigen Böden mit hoch alkalibeständigen Geogittern aus Polyvinylalkohol (PVA) durchgeführt. Hierbei wurde eine neu entwickelte Prüfeinrichtung zum Einsatz gebracht, welche die Durchführung von Versuchen mit leicht reproduzierbaren, den in situ Verhältnissen anpaßbaren, Randbedingungen ermöglicht. Die Ergebnisse sind interessant und vielversprechend. Das getestete hochfeste PVA-Geogitter erreicht in bindemittelstabilisiertem bindigen Boden sehr hohe Verbundbeiwerte im Scher- und Herausziehmodus, wobei gewisse synergetische Effekte auftreten.

Der Beitrag beschäftigt sich mit den Ergebnissen von Probebelastungen an Großbohrpfählen mit Fußaufweitung, durch die nicht nur der Nachweis einer ausreichenden Pfahltragfähigkeit, sondern auch der geforderte Nachweis zur Einhaltung bestimmter Verschiebungsgrenzwerte geführt wurde. Die wesentlichen Untersuchungsergebnisse werden mitgeteilt, das Tragverhalten unter vertikalen und horizontalen Einwirkungen beschrieben und der Tragfähigkeitseinfluß aus der Fußaufweitung beurteilt.

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Herrn Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr. h.c. Stefan Polónyi zum neunzigsten Geburtstag gewidmet
Die Erforschung und Weiterentwicklung der Stahlbetonbauweise sind integrale Bestandteile der Arbeiten des Instituts für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart. Der Artikel beschreibt wesentliche Entwicklungsschritte dieser Forschungen und gibt einen Ausblick auf die sonstigen Arbeiten des ILEK.

The Institute for Lightweight Structures and Conceptual Design (ILEK): Over 100 years of research in reinforced concrete construction
The research and further development of reinforced concrete construction is an integral part of the work of the Institute for Lightweight Structures and Conceptual Design at the University of Stuttgart. The ILEK was founded on 1.4.2001 as a result of the merger of two institutes which had set global standards in research and teaching in the field of solid construction and lightweight construction over many decades. The ILEK unites the approaches of its two predecessor institutions and consistently pursues lightweight construction research across materials and disciplines, in which concrete plays an important role. In the following article, the founding director and the new director of the ILEK jointly explain which research initially moved the institute, which topics are particularly important today - and where the focus of future work will be.

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Nach der Einführung der DIN-Fachberichte sind alle Bauwerksentwürfe nach dem neuen Regelwerk zu bearbeiten. Der Beitrag beschreibt, in welchen wesentlichen Punkten sich Änderungen bei der Entwurfsbearbeitung gegenüber dem bisherigen Vorgehen ergeben. Für die Vorberechnung von Massivbrücken in Längsrichtung werden die maßgebenden Einwirkungen nach altem und neuem Vorschriftenwerk gegenübergestellt. Es wird außerdem gezeigt, daß die Neuerungen bei den anzusetzenden Einwirkungen in einigen Fällen Änderungen bei den bislang gewählten Bauwerkssystemen und -abmessungen erforderlich machen. Die gegenüber einer Bearbeitung nach DIN-Normen besonders zu beachtenden Punkte werden zusammengestellt.

During the construction of the S31 Burgenland expressway in the 1980s, a deep-seated landslide was activated in the Sieggraben area (Central Burgenland, Austria) on the E8 cutting slope over a length of about 200 m. At that time, the high movement rate of the landslide could only be controlled by flattening the slope significantly. At the beginning of the 2000s, additional stabilising piles (dowels) were installed in combination with a deep groundwater drainage system. Although the landslide was stabilised by these measures, discrete zones of weakness, i.e. shear zones, remained in the subsoil due to the original slope movement. For widening the expressway in 2018 to 2021, the toe of the E8 embankment had to be set back by up to about 6 m. Due to this change in the existing stress condition, it was feared that the pre-existing shear zones would be reactivated. In order to maintain the safety level, structural reinforcement measures as well as a monitoring concept based on the Observational Method were needed during the construction phase.
Im Zuge der Errichtung der S31 Burgenland Schnellstraße in den 1980er-Jahren wurde im Bereich Sieggraben (Mittelburgenland) an der Einschnittsböschung E8, über eine Länge von rd. 200 m eine tiefgründige Massenbewegung aktiviert. Die hohe Bewegungsgeschwindigkeit der Rutschung konnte damals nur durch eine maßgebliche Hangabflachung beherrscht werden. Anfang der 2000er-Jahre wurde zusätzlich eine Hangverdübelung in Verbindung mit einer tiefliegenden Drainage ausgeführt. Obwohl durch diese Maßnahmen eine Stabilisierung der Rutschung erreicht wurde, lagen mit den ursprünglichen Bewegungsbahnen diskrete Schwächezonen im Untergrund vor. Für den Sicherheitsausbau der S31 in den Jahren 2018 bis 2021 musste der Böschungsfuß bei E8 um bis zu rd. 6 m Breite zurückgesetzt werden. Durch diese Veränderung des bestehenden Spannungszustands war zu befürchten, dass die bereits vorhandenen Gleitzonen reaktiviert werden könnten. Zur Aufrechterhaltung des Sicherheitsniveaus wurden daher bauliche Sicherungsmaßnahmen erforderlich sowie ein Monitoringkonzept zur Anwendung der Beobachtungsmethode während der Bauphase.

The purpose of exploration drillings in tunnelling operations is to investigate rock structure, geological composition of the rock, especially with regard to fault zones, and the identification and characterisation of water-bearing zones. When determining the quality of exploration, the economic parameters must be taken into account. The application of combined exploration drilling methods allows the successful drilling of exploration drillings even in complex geotechnical and hydrogeological rock conditions. The concept provides the flexibility to switch between drilling systems and to realise probe measures tailored to the specific geology quickly and according to economic requirements. For successful exploration projects, documents and findings from past projects are used in the planning phase. The use of digital drilling data management offers enormous potential for optimising data evaluation. The determination of machine, equipment and the preparation of a drilling plan can thus be prepared much more specifically for the upcoming exploration. During execution, direct conclusions can be reached regarding e.g. drillability or drilling tool condition on the basis of the process-oriented process analysis.
Vorauserkundungsbohrungen im Tunnelbau dienen der Erkundung des Gebirgsaufbaus, der baugeologische Beschaffenheit des Gebirges, insbesondere im Hinblick auf Störzonen, sowie der Identifizierung und hydraulische Charakterisierung von wasserführenden Zonen. Mit Festlegung der Aufschlussqualität sind bauwirtschaftliche Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Der Einsatz kombinierter Bohrverfahren ermöglicht auch bei komplexen geotechnischen und hydrogeologischen Gebirgsverhältnissen erfolgreich Vorauserkundungsbohrungen. Mit dem Konzept ”kombiniertes Bohrverfahren” sind ein Wechsel zwischen den Bohrsystemen und auf die spezifische Geologie zugeschnittene Sondermaßnahmen schnell und bedarfsgerecht realisierbar, um somit die optimale Aufschlussqualität bei Wahrung der bauwirtschaftlichen Ziele zu erreichen. Für erfolgreiche Erkundungsvorhaben werden in der Planungsphase Unterlagen und Erkenntnisse aus vergangenen Projekten genutzt. Hierbei besteht durch den Einsatz von digitalem Bohrdatenmanagement ein enormes Optimierungspotenzial hinsichtlich der Datenauswertung. Die Bestimmung von Maschine, Ausrüstung und das Erstellen einer Bohrplanung lassen sich dadurch wesentlich spezifischer auf die bevorstehende Erkundung vorbereiten. Im Zuge der Ausführung können auf Basis der verfahrensorientierte Prozessanalyse direkte Rückschlüsse, z. B. auf Bohrbarkeit oder Bohrwerkzeugzustand, getroffen werden.

In order to reduce operational interruptions for the maintenance of the drainage system, the ÖBB-Infrastruktur AG has developed an innovative drainage flushing system, which has different features depending on tunnel system and overburden.
Um Betriebseinschränkungen für die Dränageinstandhaltung zu reduzieren, wurden seitens der ÖBB-Infrastruktur AG innovative Dränagespülsysteme entwickelt. Abhängig von Tunnelsystem und Überlagerung sind diese unterschiedlich ausgebildet.

Breakthrough at Sparvo Tunnel / Durchschlag am Sparvo-Tunnel
First Crossrail tunnel complete / Erster Crossrail-Tunnel fertig
Final breakthrough at Hallandsas-Tunnel / Durchbruch am Hallandsas-Tunnel
Main construction contracts for the Brenner Base Tunnel tendered / Großbaulose für den Brenner Basistunnel ausgeschrieben
Vinci builds Line B of the Rennes Metro / Vinci baut Linie B für die U-Bahn Rennes
Wolf II contract awarded / Baulos Wolf II vergeben
Hydropower experts from all over the world in Innsbruck / Wasserkraft-Experten aus aller Welt in Innsbruck
Terratec delivers sixth TBM for Delhi Metro Phase III / Terratec liefert sechsten TBM für Delhi Metro Phase III
Master Builders Solutions globally introduced to Underground Construction industry / BASF führt Master Builders Solutions weltweit in der Tunnel- und Bergbaubranche ein
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling / Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

Im Zentrum der Stadt Winterthur wurde im Sommer 2013 der neu gestaltete Bahnhofplatz eröffnet. Eine flügelförmige Dachkonstruktion, exzentrisch auf einem Auflager abgestützt, überspannt die Wartestellen der örtlichen Busbetriebe und bildet das zentrale Gestaltungselement des urbanen Zentrums direkt am Eingang zur Winterthurer Altstadt. Die von den Architekten Stutz Bolt Partner entworfene Konstruktion aus Metall stellt eine außergewöhnliche Konstruktion dar, welche von den Planern und Unternehmungen ebenso außergewöhnliche Lösungen forderte. Durch intensive Zusammenarbeit aller Beteiligten und das gemeinsame Ziehen an einem Strick konnte die Überdachung in sehr hoher Präzision und kurzer Bauzeit erstellt werden.

Redesign and new roofing of the train station in Winterthur, Suisse.
In the summer of 2013 the redesigned square in front of the train station in Winterthur was reopened. An arrow-like canopy, eccentrically supported on one spatial column, spans over the bus terminals and forms the major architectural element in front of the entrance of the old town of Winterthur. The extraordinary metal construction, designed by Stutz Bolt Partner Architects, required extraordinary solutions from the designers and contractors. An intense collaboration of all parties involved and a clear collective sense of direction enabled this highly precise structure to be built in a short period of time.

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Ein Ingenieurmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von Verbundträgern mit Stegöffnungen wurde mit Anwendung des Traglastverfahrens hergeleitet. Die Herleitung erfolgte unter Ausnutzung der Gleichgewichtsbedingungen und ist leicht nachvollziehbar. Einige Beispiele wurden mit dem Rechenmodell berechnet. Dabei lassen sich die Tragfähigkeit und Tragverhalten anschaulich darstellen.

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Das Verhalten granularer Böden unter mehrdimensionaler zyklischer Beanspruchung ist für viele baupraktische Fragestellungen von großer Bedeutung. Beispielsweise können bei Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) Wind- und Wellenbelastungen aus unterschiedlichen Richtungen sowie mit einem zeitlichen Versatz auf die geotechnische Struktur einwirken, woraus eine mehrdimensionale zyklische Beanspruchung resultiert. Es ist bekannt, dass eine mehrdimensionale zyklische Beanspruchung zu einer größeren Akkumulation der Verformung im Boden führt als eine eindimensionale Beanspruchung gleicher Amplitude. Werden die akkumulierten Verformungen zu groß, kann dies zu einem unvorhergesehenen Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen. Die numerische Erfassung des mehrdimensionalen Problems und die Prognose der zu erwartenden Verformungen sind daher in solchen Fällen unerlässlich. Gegenstand dieses Aufsatzes ist eine Untersuchung des Bodenverhaltens unter mehrdimensionaler zyklischer Beanspruchung. In über 120 zyklischen Triaxial- und Hohlzylindertriaxialversuchen wird das Bodenverhalten unter ein- bis vierdimensionaler Beanspruchung intensiv untersucht. Erstmals kann dabei die mathematische Formulierung der mehrdimensionalen Dehnungsamplitude im hochzyklischen Akkumulationsmodell (HCA-Modell) nach Niemunis et al. für ein- bis vierdimensionale Beanspruchungen versuchstechnisch überprüft werden. Das HCA-Modell mit der validierten Definition der Dehnungsamplitude wird anschließend in exemplarischen numerischen Berechnungen einer OWEA-Monopilegründung unter einer durch Wind- und Wellenbelastung hervorgerufenen mehrdimensionalen Beanspruchung studiert. Auf diese Weise werden die Anwendbarkeit und der Mehrwert der Definition der mehrdimensionalen Dehnungsamplitude im HCA-Modell für baupraktische Zwecke verdeutlicht.

Multidimensional high-cyclic loading in experiment and in finite element model
The behaviour of granular soils under multidimensional cyclic loading is of great importance for many engineering applications or design issues. For example, wind and wave loads from different directions of incidence and with temporal offset can affect the behavior of geotechnical structures of offshore wind energy turbines (OWT), from which a multidimensional cyclic stress results. It is known that a multidimensional cyclic load leads to a greater accumulation of deformation in the soil than a one-dimensional load of the same amplitude. If the accumulated deformations become too large, this can leads to an unforeseen loss of serviceability. The numerical simulation of the multidimensional problem and the prediction of the expected deformations is therefore in such cases essential. Subject of this contribution is the investigation of the soil behaviour under multidimensional cyclic loading. Within the conduction of more than 120 cyclic triaxial and hollow cylinder tests, the soil behaviour under one to four dimensional loading is intensively investigated. For the first time, the mathematical formulation of the multidimensional strain amplitude in the high-cycle accumulation (HCA) model after Niemunis et al. with up to four dimensional loading can be proven experimentally. The HCA model with the validated definition of the strain amplitude is then used in exemplary numerical calculations of an OWT monopile foundation under multidimensional loading caused by simultaneous wind and wave action. This way, the applicability and the added value of the definition of the multidimensional strain amplitude in the HCA-model for engineering applications and design purposes.

Die gebräuchlichen empirischen Gleichungen für bodendynamische Kenngrößen wurden für gleichförmige Sande entwickelt und berücksichtigen den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve nicht. Ihre Anwendung kann zu einer deutlichen Überschätzung des Schubmoduls ungleichförmiger Böden führen. Zur Erweiterung verschiedener empirischer Gleichungen um den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve wurden ca. 650 Resonanzsäulenversuche an 65 speziell gemischten Korngrößenverteilungskurven eines Quarzsandes durchgeführt. Für jede Sandmischung wurden unterschiedliche Anfangslagerungsdichten, Drücke und Scherdehnungsamplituden getestet. In den Versuchen wurde u. a. eine deutliche Abnahme des Schubmoduls Gmax bei kleinen Dehnungsamplituden mit der Ungleichförmigkeitszahl Cu = d60/d10 und mit dem Feinkornanteil gemessen. Der mittlere Korndurchmesser hingegen hat kaum einen Einfluss auf die bodendynamischen Kenngrößen. Es kann gezeigt werden, dass die erweiterten empirischen Gleichungen nicht nur für lineare, sondern auch für abschnittsweise lineare, intermittierend gestufte und S-förmige Korngrößenverteilungskurven zutreffende Prognosen liefern. Im Vergleich zu den bisher in der Praxis verwendeten Formeln sollten die erweiterten empirischen Gleichungen eine zuverlässigere Abschätzung der dynamischen Kenngrößen ermöglichen.

Estimating dynamic properties of granular soils under consideration of the grain size distribution curve.
The common empirical formulas for dynamic soil parameters were developed for uniform sands and do not consider the influence of the grain size distribution curve. The application of these formulas can lead to a considerable overestimation of the shear modulus of well-graded granular soils. 650 resonant column tests on 65 specially mixed grain size distribution curves of a quartz sand have been performed in order to extend various empirical equations by the influence of the grain size distribution curve. For each sand mixture different initial densities, pressures and shear strain amplitudes have been tested. Amongst others, a considerable decrease of the small-strain shear modulus Gmax with increasing coefficient of uniformity Cu = d60/d10 and increasing fines content was measured. In contrast, mean grain size has nearly no influence on dynamic soil parameters. A good prediction of the extended empirical equations can be demonstrated not only for linear, but also for stepwise linear, gap-graded and S-shaped grain size distribution curves. In comparison to the empirical formulas applied so far, the new extended empirical equations should deliver a more reliable estimation of dynamic soil properties.

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Für geotechnische Berechnungen nimmt der Einsatz der Finite-Elemente-Methode (FEM) dank immer leistungsfähigerer Rechner zu, weshalb untersucht werden muss, inwieweit dieses Berechnungsverfahren für geotechnische Nachweise entsprechend den europäischen und deutschen Normen geeignet ist. Die nach Norm geforderten Sicherheiten basieren auf bestimmten Modellen und den damit vorliegenden Erfahrungen, die nicht ungeprüft auf andere Ansätze übertragen werden können. Für die Nachweise gemäß DIN 1054 bzw. dem Verfahren 2* nach EN 1997-1 wird unter Verwendung von Berechnungsbeispielen gezeigt, dass Einwirkungen und Beanspruchungen gut mit der FEM ermittelt werden können. Auch Widerstände können durchaus berechnet werden. Die Erfahrungsgrundlage zur Beurteilung ihrer Verlässlichkeit ist jedoch zu gering, so dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt die bestehende Vorgehensweise beibehalten werden sollte. Ebenso kann eine Abweichung von den festgelegten Sicherheiten nicht ausreichend abgesichert werden.

Für die Konsolidierungsberechnung wird in der Bodenmechanik meistens die Theorie von Terzaghi verwendet. Die Annahmen dieser Theorie widersprechen jedoch oft dem beobachteten Bodenverhalten. Anhand von FE-Berechnungen der Konsolidierung einer Bodensäule wird gezeigt, was die Einführung von Nichtlinearität, porenzahlabhängiger Durchlässigkeit, kompressiblem Porenwasser und weiteren realistischeren Faktoren im Vergleich zur klassischen Theorie zur Folge hat.

Nachrichten:
“Brücken liegen mir besonders am Herzen”
Die Verleihung des 9. Deutschen Brückenbaupreises 2023 mit dem Bundesverkehrsminister Dr. Volker Wissing und das 32. Dresdner Brückenbausymposium
Alle wesentlichen Merkmale des Nachhaltigen Bauens mit Betonfertigteilen im Podium 1 zu den BetonTagen in Ulm aufgezeigt
Erster Österreichischer Betonpreis verliehen: Nachhaltigkeit im Fokus der prämierten Projekte
Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft” geht in eine neue Runde!
Die RG-Bau im RKW Kompetenzzentrum sucht auch in 2024 wieder junge Menschen mit innovativen digitalen Lösungen für die Baubranche.

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