Bei der Bewertung bestehender Brücken wird zunehmend ein unterstützendes Bauwerksmonitoring eingesetzt, um die Beanspruchungen im Tragwerk realistischer als rein rechnerisch zu erfassen und das Rechenmodell zu kalibrieren. Normativ ungeklärt ist derzeit noch die Frage, wie die durch Messungen gewonnenen zusätzlichen Informationen innerhalb des Nachrechnungs- einschließlich dessen Sicherheitskonzepts zu berücksichtigen sind. Einwirkungsseitig kann dies durch die modifizierte Definition des Ziellastniveaus oder alternativ durch objektspezifische Lastmodelle für Tragfähigkeit und Ermüdung zur Abbildung des tatsächlichen Verkehrs erfolgen. Weiterhin können auf der Basis der Messdaten die erforderlichen Sicherheitsfaktoren, auch unter Berücksichtigung zukünftiger Verkehrsentwicklungen, bei Einhaltung des normativ erforderlichen Zuverlässigkeitsniveaus begründet werden. In diesem Beitrag werden Möglichkeiten sowie die theoretischen Hintergründe zur Berücksichtigung gemessener Verkehrsbeanspruchungen innerhalb der Nachrechnung von Brückenbauwerken vorgestellt.

Location-specific target load level and object-specific load models for recalculation based on structural monitoring
When evaluating existing bridges, supporting structural monitoring is increasingly being used in order to obtain the stresses in the structure more realistically than purely mathematically and to calibrate the calculation model. The question of how the additional informations obtained through measurements have to be taken into account within the recalculation, including its safety concept, is currently still normatively unclear. On the load side, this can be done through the modified definition of the target load level or, alternatively, through object-specific load models for load-bearing capacity and fatigue to map the actual traffic. Furthermore, on the basis of the measurement data, the necessary safety factors can be justified, also taking into account future traffic developments, while maintaining the normatively required level of reliability.

Die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit bestehender Bauwerke wird allgemein rechnerisch nachgewiesen. Sind die für eine Berechnung erforderlichen Parameter nicht hinreichend zutreffend verfügbar und führen damit zu einem unzureichenden Ergebnis, läßt sich ergänzend die effektive Tragfähigkeit unter Einhaltung bestimmter Grenzbedingungen experimentell ausloten. Die dabei angewandte Methode stützt sich auf eine mobile Belastungsmechanik, die im Zusammenspiel mit elektronischer On-line-Meßtechnik eine Bauwerksschädigung während des Tests ausschließt. Bei dem Reichstagsgebäude in Berlin, das Ende 1999 Sitz des Bundestages werden soll, waren die Pfahlgründung, die gemauerten Deckengewölbe sowie die Preußischen Kappendecken hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit experimentell zu bewerten. Insbesondere die Holzpfahlgründung mit Verottungsschäden war rechnerisch nur unzulänglich zu beurteilen. Eine Abwägung bauplanischer, statischer, finanzieller und denkmalpflegerischer Belange ergab bedeutende Vorteile für den Einsatz des experimentellen Nachweisverfahrens. Das Labor für Experimentelle Statik der Hochschule Bremen hat unter Einsatz einer selbstsichernden Belastungsvorrichtung und PC-gestützter On-line-Meßtechnik die erforderlichen ergänzenden Nachweise erbracht. Die Kostenersparnis durch Anwendung der experimentellen Tragsicherheitsbewertung wurde auf mehrere Millionen DM beziffert. Die Komprimierung der Bauzeit war ein bedeutender Nebeneffekt.

Mit dem Ziel, Belastungsversuche unter Anwendung der Methode der experimentellen Tragsicherheitsbewertung (EXTRA) an Massivbrücken und Abwasserkanälen rationell durchführen zu können, entwickelte eine Forschergruppe der Hochschulen Bremen (federführend), TU Dresden, HTWK Leipzig und Bauhaus-Universität Weimar in Zusammenarbeit mit der Firmengruppe Eggers und weiteren Firmen ein spezielles, flexibles einsetzbares Belastungsfahrzeug BELFA, Gegenstand des vorliegenden Beitrags sind die Vorstellung wesentlicher Aspekte der zu lösenden Aufgabe, des Baues des Prototyps sowie erste Erprobungs- und Einsatzerfahrungen.

Positive Erfahrungen mit dem Belastungsfahrzeug BELFA zum Test massiver Straßenbrücken führten zur Transformation dieser Technologie in experimentelle Tragsicherheitsbewertungen von massiven Eisenbahnbrücken. Die Forschungsgruppe BELFA-DB der Hochschule Bremen (federführend) und der HTWK Leipzig entwickelte den Prototyp eines Schienenfahrzeuges für Brückenbelastungsversuche. Gegenstand dieses Beitrages sind die Darstellung des Entwicklungszieles, die Vorstellung der Technologie sowie erste Einsatzerfahrungen.

Die mit dem abgeschlossenen Forschungsvorhaben EXTRA I für den Hochbau eingeführte Technologie der experimentellen Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken in situ zum Zweck der Substanzerhaltung und Umnutzung hat sich erfolgreich bewährt. Das daran anschließende, vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie unterstützte kooperative Forschungsprojekt EXTRA II hat die experimentelle Tragsicherheitsbewertung für den Anwendungsbereich Massivbrücken modifiziert und auf wissenschaftlicher Basis die erforderlichen Methoden und Techniken entwickelt. Auch hier steht eine mit der Substanzerhaltung verbundene Schonung von Ressourcen sowie die Verminderung der Umweltbelastung im Vordergrund. Das hybride Vorgehen, das sich in gleicher Weise auf Berechnungsverfahren und experimentell ermittelte Ergebnisse stützt, konnte hier in zahlreichen Fällen duch Erhaltung geschädigter Brücken oder Höherstufung von unterschätzten Brückenbauwerken erfolgreich zur Substanzerhaltung und Ressourcenschonung beitragen. Im Rahmen des Forschungsprojekts entstanden neue Meßmethoden, und es wurden bereits bestehende Verfahren weiterentwickelt. Mit Erfolg durchgeführte Untersuchungen an zahlreichen Pilotobjekten zeugen von der Anwendungsreife der Methode. Der vorliegende Aufsatz wurde als Gemeinschaftsarbeit von den Kooperanden und deren Mitarbeitern verfaßt. Er beschreibt nach einer Einführung einige ausgewählte Meßverfahren sowie vier im Rahmen des Projekts durchgeführte Pilotobjekte. Nach einer vergleichenden Betrachtung rechnerisch und experimentell ermittelter Ergebnisse folgt als Abschluß eine kurze Bewertung des Erreichten und der sich daraus ergebenden Entwicklungsperspektiven.

Eine etwa 1925 errichtete 3feldrige Stahlbetonbrücke war unmittelbar nach der deutschen Wiedervereinigung mit einer Verbundplatte auf etwa 6,50 m verbreitert worden. Die spätere Nachrechnung ergab jedoch, daß das Bauwerk nicht in die gewünschte Brückenklasse 30/30 nach DIN 1072 eingeordnet werden konnte. Die eingebauten Verbundanker reichten nicht aus, um die rechnerischen Schubkräfte zu übertragen. In derartigen Fällen bieten Methoden der experimentellen Mechanik Möglichkeiten zur Gewinnung wirklichkeitsnaher Informationen zum Trag- und Verformungsverhalten. Am genannten Beispiel werden die allgemeine Vorgehensweise, die eingesetzte Belastungs- und Meßtechnik und die gewonnenen Ergebnisse vorgestellt.

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In eine neue Schule konnten die Kinder im Hamburger Stadtteil Flottbek jetzt einziehen. Das Projektbauunternehmen Brüninghoff aus Heiden hat dort zwei neue Schulbauten erstellt. Bei dem Projekt handelt es sich um ein System, das in enger Kooperation zwischen Schulbau Hamburg und Architekten entstanden ist. Es basiert auf einer ökologischen Bauweise mit vorgefertigten Elementen aus Brettsperrholz und lässt sich auch an zukünftigen Standorten kostengünstig und schnell realisieren.

Der Begriff Hybrid steht spätestens mit Beginn der Einführung des PKW Toyota Prius im Jahr 1997 mit seiner Hybridtechnologie im öffentlichen Fokus. Das damalige Ziel des japanischen Unternehmens war es, bereits durch die Kombination eines Benzinmotors mit zwei Elektromotoren - in Verbindung mit einer strömungsgünstigen Karosserieform - einen niedrigen Benzinverbrauch zu erreichen. Aber auch beim Bauen spielt “Hybrid” eine immer wichtigere Rolle. “Hybrid” meint grundsätzlich ein aus unterschiedlichen Arten oder Prozessen zusammengesetztes Ganzes. Hybridbauweisen sind für das Bauhauptgewerbe im Jahr 2015 keine neu entdeckte Bautechnologie. Im Ingenieurbau arbeitet man bereits seit Jahren mit Stahlbetonverbundtechnologien - unter anderem bei Brückenbauwerken. Auch im Hochbau gibt es bereits einige erprobte Ansätze von Hybridbauweisen mit serieller Vorfertigung, zum Beispiel der Life Cycle Tower (LCT One) im österreichischen Dornbirn oder im Jahr 2015 das H7 im westfälischen Münster.

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Es wurde ein Modell entwickelt und wird vorgestellt, das Transport, Speicherung und chemische Reaktion der für die Stahlkorrosion entscheidenden Einflußparameter im Beton beschreibt. Gemeinsam mit den der Literatur entnommenen Grenzwerten für die Einflußparameter ermöglicht es die Prognose und Bewertung der Korrosionsgefährdung von Stahlbetonbauteilen.

Aus den zum Teil leidvollen Erfahrungen der Einführung einer im ersten Anlauf sehr fehlerhaften DIN 1045-1 (07/2001) heraus wurde insbesondere auf Initiative praktisch tätiger Ingenieure das von den Verbänden DBV, BVPI und VBI getragene “Pilotprojekt EC2” ins Leben gerufen. Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojektes erprobten zwölf Ingenieurbüros unterschiedlichster Größe unter Einbeziehung von zehn Softwareherstellern von ca. Mai 2007, direkt nach Fertigstellung des Entwurfes des Nationalen Anhanges (NA) zum EC2, bis Ende 2009 an von ihnen selbst nach DIN 1045-1 geplanten typischen Bauvorhaben des Hochbaus den EC2+NA. Dabei konnte nicht nur der aus dem Englischen übersetzte Text korrigiert und deutlich verbessert sondern auch das Sicherheitsniveau des EC2 mit dem der DIN 1045-1 verglichen werden. Die in einem umfangreichen Abschlussbericht dokumentierten Ergebnisse des Projektes werden zurzeit in einer Fachartikelserie von Herrn Dr. Fingerloos in Beton- und Stahlbetonbau veröffentlicht. An dieser Stelle sollen einige bürospezifische Erfahrungen aus dem Pilotprojekt ergänzt werden.

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Für die Nachrechnung und Bewertung von Eisenbahnbrücken hat sich die seit ca. 30 Jahren angewandte Richtlinie 805 sehr gut bewährt. Im Rahmen der aktuellen, durch die DB Netz AG vorgenommenen Überarbeitung der Richtlinie wird eine gewisse Angleichung an die europäischen Normen, insbesondere bei den charakteristischen Werten, Sicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerten angestrebt. Allerdings muss sehr sensibel mit den normativen Regelungen umgegangen werden, da eine “Neubauvorsorge” für die Bestandsbewertung nicht möglich und auch nicht notwendig ist - im Gegenteil, diese würde zu volkswirtschaftlich relevanten Fehlbewertungen von Bauwerken mit ausreichender Zuverlässigkeit führen. Im vorliegenden Beitrag werden zu den einzelnen Modifikationen der Richtlinie 805 hinsichtlich Festlegungen von Einwirkungen, Sicherheitselementen sowie Nachweisen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Ermüdung die wesentlichen Hintergründe erläutert.

Background to the modifications of guideline RiL 805 for recalculation and assessment of railway bridges in Germany
For the recalculation and evaluation of railway bridges, guideline RiL 805, which has been used for around 30 years, has proven itself very well. As part of the current revision of the guideline carried out by DB Netz AG, a certain adjustment to the European standards is aimed for, in particular with regard to the characteristic values, safety factors and combination coefficients. However, the normative regulations have to be dealt with very sensitively, since a “new building precaution” is neither possible nor necessary for the evaluation of the existing building - on the contrary, this would lead to economically relevant incorrect evaluations of buildings with sufficient reliability. This article explains the essential background to the individual modifications of guideline RiL 805 with regard to the definition of actions, safety elements and verifications in the limit state of load-bearing capacity and fatigue.

Für die Nachrechnung und Bewertung von Eisenbahnbrücken hat sich die seit ca. 30 Jahren angewandte Richtlinie 805 sehr gut bewährt. Im Rahmen der aktuellen, durch die DB Netz AG vorgenommenen Überarbeitung der Richtlinie wird eine gewisse Angleichung an die europäischen Normen, insbesondere bei den charakteristischen Werten, Sicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerten angestrebt. Allerdings muss sehr sensibel mit den normativen Regelungen umgegangen werden, da eine Neubauvorsorge für die Bestandsbewertung nicht möglich und auch nicht notwendig ist - im Gegenteil, diese würde zu volkswirtschaftlich relevanten Fehlbewertungen von Bauwerken mit ausreichender Zuverlässigkeit führen. Im vorliegenden Beitrag werden zu den einzelnen Modifikationen der Richtlinie 805 hinsichtlich Festlegungen von Einwirkungen, Sicherheitselementen sowie Nachweisen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Ermüdung die wesentlichen Hintergründe erläutert.

Background to the modifications of guideline RiL 805 for recalculation and assesment of railway bridges in Germany
For the recalculation and evaluation of railway bridges, guideline RiL 805, which has been used for around 30 years, has proven itself very well. As part of the current revision of the guideline carried out by DB Netz AG, a certain adjustment to the European standards is aimed for, in particular with regard to the characteristic values, safety factors and combination coefficients. However, the normative regulations have to be dealt with very sensitively, since a “new building precaution” is neither possible nor necessary for the evaluation of the existing building - on the contrary, this would lead to economically relevant incorrect evaluations of buildings with sufficient reliability. This article explains the essential background to the individual modifications of guideline RiL 805 with regard to the definition of actions, safety elements and verifications in the limit state of load-bearing capacity and fatigue.

Im Eisenbahnnetz der DB Netz AG befinden sich über 25 000 Eisenbahnbrücken, die sich wiederum aus ca. 83 000 Überbauten zusammensetzen. 5,5 % dieser Bauwerke sind nach dem Jahr 2003 gebaut worden. Um ältere Konstruktionen, die tw. bereits über 100 Jahre durch die Eisenbahn genutzt werden, nach heutigen Maßstäben beurteilen zu können, steht mit der Richtlinie 805 “Tragsicherheit bestehender Eisenbahnbrücken” (Ril 805) ein entsprechendes Hilfsmittel zur Verfügung. Im nachfolgenden Aufsatz wird chronologisch auf die Entwicklung des Eisenbahnnetzes eingegangen. Mit Fokus auf die bestehenden Eisenbahnbrücken aus Stahl wird dargestellt, wie auf die sich ergebenden Änderungen reagiert wurde, die schließlich zur heutigen Ril 805 geführt haben. Abschließend wird noch auf die aktuellen bzw. zukünftigen Aufgaben in diesem Zusammenhang eingegangen.

History of the Ril 805 “Structural safety of existing railway bridges”
Over 25 000 railway bridges belong to the railway network of DB Netz AG, which are divided in nearly 83 000 substructures. 5.5 % of these structures were built after 2003. To be able to assess older constructions, that in some cases have been in use for rail traffic for over 100 years, according to today's standards, guideline 805 “Structural safety of existing railway bridges” (Ril 805) gives corresponding aid.
The following text describes chronologically the development of the railway network. With focus on existing steel railway bridges, it shows how the resulting changes were addressed and ultimately result into today's Ril 805. Finally, the current and future tasks in this context will be discussed.

Die Berücksichtigung des elastoplastischen Verhaltens bei der Bemessung von Stahlbetonplatten ermöglicht es, unrealistisch hohe Momenten- und damit Bewehrungskonzentrationen zu verhindern. Zudem ist es zur wirklichkeitsnahen Erfassung der Tragfähigkeit bestehender Strukturen unverzichtbar. Die Grundkonzepte einer neuen, im FE-Programm Cedrus-4 implementierten Berechnungsmethode, die das plastische Materialverhalten berücksichtigt, werden näher erläutert und der Ablauf einer Bemessung und Traglastanalyse anhand eines Beispiels aufgezeigt.

Berechnung der Wasserspiegelerhöhung vor Verengungsstellen in offenen Gerinnen.

Wirbelfallschächte werden vor allem im Ausland als Entlastungsanlagen für Wasserkraftwerke errichtet. Sie sind vertikale Schächte, in denen das Wasser nicht nur in der Fallinie nach unten stürzt, sondern um die Schachtachse rotiert. Es wird ein einfaches Verfahren vorgestellt, das es erlaubt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und den Gesamtwirkungsgrad bei der gewünschten Energieumwandlung zu bestimmen.

Specifying the target reliability levels is one of the key issues in the assessment of existing structures. For a majority of existing buildings and infrastructures, the design life has been reached or will be reached in the near future. These structures need to be reassessed in order to verify their safety. Eurocodes provide a general basis primarily intended for the design of new structures, but the basic principles can be used for assessing existing buildings, too. Reliability levels are generally based on both economic optimization and criteria for human safety. In this study, both methods are elaborated for existing structures. It appears that the requirement for the same target reliability for existing and new structures is uneconomical. Further, cost optimization seems to yield rather low reliability levels and human safety criteria often become the critical factor. The study concludes with practical guidelines for establishing reliability indices for existing structures linked to Eurocode principles.

EN 13791 applies when assessing the in situ compressive strength of structures and precast concrete components. According to the code itself, it may be adopted when doubt arises about the compressive strength of a concrete. For assessing the structural safety of existing structures, however, the method given in EN 13791 does not seem to be applicable and may lead to an unsafe approach for determining the characteristic concrete strength. This paper presents an alternative method for determining the characteristic concrete strength from cylinders obtained in situ. The method proposed is based on EN 1990 (Eurocode basis of design) and the corresponding Annex D. The method according to EN 13791 is outlined in this article. Moreover, the practical implementation of the method in accordance with clause 5.2 of EN 1990 is explained and an example is given. Finally, both methods are compared with each other. It is demonstrated that EN 13791 does not apply to safety assessments of existing concrete structures and the use of this code may lead to unsafe situations.

Die vor dem Hintergrund der Bundesgartenschau 2019 anvisierte Kapazitätserweiterung der Karl-Nägele-Brücke erforderte die Erweiterung und Ertüchtigung der Bestandskonstruktion. Obwohl erst im Jahr 2004 errichtet, zeigt sich insbesondere hinsichtlich der Nachweise der Betriebsfestigkeit die hier rasant stattgefundene Entwicklung der Bemessungsvorschriften gemäß den aktuellen Normenvorschriften. Die Umsetzung und Lösungsfindungen der vorgenommenen Ertüchtigungsmaßnahmen werden nachfolgend anhand von ausgewählten Beispielen dargestellt und diskutiert. Insbesondere soll hier das Zusammenspiel aus normentechnischen Anforderungen und der praxistauglichen Ausführbarkeit diskutiert werden. Neben dem Vorgehen der eigentlichen Montage werden die ermüdungsgerechte Gestaltung einzelner Details sowie Fragestellungen in Zusammenhang mit dem Stabbogenhängeraustausch erörtert. Hinsichtlich der Vermeidung von Ermüdungseinwirkungen in Form von windinduzierten Schwingungsphänomenen an Stabbogenhängern wird ferner auf die Wirksamkeit von Seilverspannungen eingegangen.

Tied-arch bridge strengthening regarding static/fatigue issues
Within the scope of the Bundesgartenschau 2019 the addition to capacity of the Karl-Nägele bridge focused and the expansion and upgrading of the existing structure was required. Although only erected in the year 2004 the fast development of the design codes especially in the context of the fatigue design gets obvious. The solution process of the required strengthening of the bridge as well as the implementation at the existing structure will be presented and discussed on the basis of selected detail solutions. In particular, the interplay between standard technical requirements and the practicability on site will be emphasized. In addition to the procedure of the actual assembly, the fatigue-oriented design of individual details will be explained and the procedure of the hanger exchange will be presented. With regard to the avoidance of fatigue effect due to wind-induced vibration phenomena, the effectiveness of cable guying between the hangers also will be considered.

Die deutsche Musterbauordnung fordert in Bezug auf Außenwandbekleidungen für die Gebäudeklassen 4 und 5, dass diese einschließlich der Dämmstoffe schwer entflammbar sein müssen. Derzeitig auf dem Markt verfügbare Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sind überwiegend als normal entflammbar klassifiziert. Ihr Brandverhalten kann durch die Verwendung von Flammschutzmitteln zwar verbessert werden, allerdings bestehen aufgrund der weiterhin vorhandenen Schwel- bzw. Glimmneigung bauordnungsrechtlich große Hürden. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird das Schwel- bzw. Glimmverhalten von Holzfaserdämmplatten zur Verwendung in Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) untersucht. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Gesamtsystems, das die brandschutztechnischen Anforderungen an Fassaden für die Gebäudeklassen 4 und 5 erfüllt. Dafür wurden die Bedingungen zur Auslösung von Schwel- bzw. Glimmprozessen sowie der Verlauf dieser Zersetzungsprozesse in Abhängigkeit von den Materialparametern des Holzfaserdämmstoffs und unter der Verwendung von Flammschutzmitteln untersucht. Die brandschutztechnischen Schutzziele konnten dabei nicht allein durch Optimierungen der Materialeigenschaften erreicht werden. Parallel wurden verschiedene Putzsystemvarianten auf ihre thermische Schutzwirkung hin untersucht, mit dem Ziel, die Entstehung von Schwelprozessen im WDVS zu verhindern. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt war die Begrenzung bereits ausgelöster, kontinuierlich fortlaufender Schwelprozesse im WDVS durch bauliche Maßnahmen. In einem ersten Versuch am Fassadenprüfstand, mit einem großzügig dimensionierten Putzsystem, konnte das Auslösen von Schwelprozessen verhindert werden. Im Rahmen des laufenden Forschungsvorhabens sind weitere Versuche am Fassadenprüfstand, Schutzziel- und Risikobetrachtungen sowie ergänzende Untersuchungen zum Löschverhalten von Holzfaserdämmplatten und zu konstruktiven Details des WDVS vorgesehen.

Smoulding and fire behaviour of external thermal insulation component systems with wood fibreboards
The German model building code stipulates that insulation materials of external thermal insulation component systems (ETICS) in building-classes 4 and 5 (multi-storey buildings) must be flame retardant. The fire behaviour of renewable materials can be enhanced by the use of flame-retardants, but they still do not comply with the requirements of ETICS for multi-storey buildings because of their tendency to smoulder. In the scope of this research project, the fire and smouldering behaviour of wood fibreboards were examined in order to develop an ETICS for multi-storey buildings. For this purpose, the material parameters of the wood fibreboards and the use of alternative flame-retardants were taken into consideration, but the smouldering behaviour could not be reduced to acceptable levels. Furthermore, the use of various plaster systems as protective measure were investigated. Another focal point was the ability to limit established and continuous smouldering processes by means of constructional measures. In an initial real-scale test with wood fibreboard ETICS a thick layer plaster system was used to prevent the start of smouldering processes. In addition to the current investigations, there will be further real-scale tests, safety and risk analyses, research to the firefighting of wood fibreboards and constructive details of the ETICS.