Digitalisierte Prozesse werden in der Bau- und Immobilienwirtschaft ein immer bedeutenderer Wirtschaftsfaktor und sind eng mit der Building-Information-Modeling-Methode (BIM-Methode) verbunden. Obwohl die Anwendung der BIM-Methode einen Schritt hin zur effizienteren Zusammenarbeit in Bauprojekten darstellt, gehen gleichzeitig auch einige Risiken damit einher. Exemplarisch ist der Diebstahl von sensiblen digitalen Informationen von Bauprojekten Ende des Jahres 2018 in Frankreich zu nennen. Die entwendeten Informationen können auf vielfältige Weise missbraucht werden.
Aufgrund fehlender Erfahrung mit der Thematik sind die Beteiligten meistens mit Sicherheitsrisiken, die aus der Digitalisierung von Projektinformationen und der daraus resultierenden Datenmenge hervorgehen, nicht vertraut. Verstärkt wird dieses Problem durch eine noch in der Entwicklung befindliche Normung bzw. Standardisierung.
In diesem Beitrag werden zunächst die Ausgangssituation und die Problemstellung in Bezug auf die Informationssicherheit in Bauprojekten dargestellt. Darauf aufbauend werden die wesentlichen Risiken in Bezug auf die Informationen eines Bauprojekts auf Grundlage der digitalisierten Prozesse bei der Anwendung der BIM-Methode identifiziert.
In einem zweiten Beitrag werden beispielhafte Maßnahmen vorgestellt, wie die identifizierten Risiken behandelt bzw. verringert werden könnten.

Handling of information security in digitally supported construction projects - part 1: risk potentials in the application of the BIM methodology
Digitalized processes are an increasingly important economic factor in construction and real estate industry and closely related to the Building Information Modeling methodology (BIM methodology). Although the application of the BIM methodology constitutes a step towards a more efficient collaboration in construction projects, it also entails several risks. The theft of sensitive digital information from national construction projects in France at the end of 2018 is to be mentioned exemplarily at this place. This information could be reused improperly in various ways.
Project stakeholders are usually not familiar with the security risks arising from the digitalization of project information and the resulting amount of data. This problem is reinforced e.g. by a lack of corresponding requirements in project tenders and a standardization process which is still under development. The current situation and the main issues regarding information security in construction projects are outlined in this essay. Based on this, significant risks for information of a construction project are identified, by means of the digitalized processes due to the application of the BIM methodology.
In the second essay, there are exemplary measures introduced which could be applied for the mitigation of the identified risks.

Die im ersten Beitrag identifizierten Sicherheitsrisiken haben Auswirkungen auf mehrere Bereiche der digital unterstützten Projektabwicklung. Die dafür erforderlichen personellen und technologischen Ressourcen sind im Sinne eines übergeordneten Prozesses zu koordinieren. Die Implementierung eines ganzheitlichen Informationssicherheitskonzepts bei BIM-gestützten Bauprojekten wird dadurch erschwert, dass das Bewusstsein hinsichtlich der Risikopotenziale für digitalisierte Projektinformationen bei vielen Projektbeteiligten gegenwärtig noch nicht ausgeprägt ist. In diesem Beitrag werden daher beispielhafte Möglichkeiten aufgezeigt, wie den identifizierten Sicherheitsrisiken entgegengewirkt werden kann.
Gemäß der Kategorisierung in prozessuale, personelle und technologische Risikobereiche werden daher zunächst Handlungsempfehlungen für jedes der 16 identifizierten Sicherheitsrisiken vorgestellt. Eine davon abgeleitete Risikoklassifizierung in fünf Klassen (A, B1, B2, B3, C) zeigt auf, welche Bedeutung bzw. Priorität diese bei der Erarbeitung eines Informationssicherheitskonzepts haben können. Darauf aufbauend werden die Ansätze der ISO 19650-5 zu dessen Implementierung auf Projektebene vorgestellt und bewertet. Abschließend wird der aktuelle Entwicklungsstand zusammengefasst und der weitere Handlungsbedarf benannt.

Handling of information security in the digitalization of construction projects - part 2: mitigation of security risks by applying the BIM method
The security risks identified in the first essay have consequences on many areas of the digitally supported project execution. Required personnel and technological resources have to be coordinated in line with a superordinated process. However, the current lack of awareness of many project stakeholders regarding the risk potentials for digitalized project information complicates the implementation of a holistic information security approach in BIM-based projects. Therefore, exemplary measures are introduced in this part of the essay, how the identified security risks areas can be mitigated.
In accordance with the categorization into procedural, personnel and technological risk areas, recommended measures for each of the 16 identified security risks are introduced. A risk classification into five categories (A, B1, B2, B3, C) derived from this indicates the relevance, or priority respectively, of the risks in the development of an information security approach. On this basis, the approaches of ISO 19650-5 regarding its implementation on project level are introduced and evaluated. Concluding, the current state of development is summarized and further need for action is appointed.

Plastic Concrete wird im Spezialtiefbau als hoch verformbarer Dichtwandbeton im Kontraktorverfahren eingebaut, um die Durchsickerung von Dämmen und des Untergrunds zu unterbinden. Die plastischen und niederfesten Materialeigenschaften sowie der hohe Wassergehalt der Mischungen erschweren die experimentellen Untersuchungen des Verformungsverhaltens. Daher wurden verschiedene Möglichkeiten der Verformungsmessung auf deren Anwendbarkeit bei Plastic Concrete untersucht und verglichen. In den experimentellen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass das eingesetzte optische Verformungsmesssystem, welches auf der digitalen Bildkorrelation (engl. DIC - Digital Image Correlation) basiert, eine geeignete Möglichkeit darstellt, die Verformungseigenschaften des Materials zu bestimmen. Somit zeigte sich, dass die flächendeckende Ermittlung lokaler Verschiebungen und Verformungen eine umfangreiche Auswertung ermöglicht, die über die herkömmliche Bestimmung der Dehnungen hinausgeht. Zudem konnten neue Erkenntnisse bzgl. des mechanischen Bruchverhaltens von Plastic Concrete gewonnen werden. Durch einen Vergleich der Messergebnisse aus unterschiedlichen Verformungsmessverfahren (digitale Bildkorrelation bzw. aufgeklebte Dehnmessstreifen) zeigte sich eine gute Übereinstimmung der Messergebnisse, wobei das optische Verformungsmesssystem wegen seiner flächendeckenden Darstellung der Verformungen zu bevorzugen ist.

Investigations into the applicability of optical deformation measurement techniques on plastic concrete
In specialist foundation engineering, cut-off walls to counter dam and underground seepage may be constructed with plastic concrete. The ductile and low strength material properties, as well as the high water content of plastic concrete mixtures, hamper the experimental investigations into the deformation behaviour significantly. Therefore, in the present study a range of possibilities for the unerring measurement of deformation of plastic concrete were tested and compared. The findings show that the optical deformation measurement system used, which is based on digital image correlation technology, can successfully determine the deformation properties of plastic concrete. Furthermore, the research showed that the comprehensive measurement of local deformation on the specimen surface makes an extensive analysis of the material deformation behaviour possible, far exceeding the capabilities of conventional strain measurement techniques. In addition, new insights into the mechanical behaviour of plastic concrete at failure were gained. The comparison of the optical deformation measurement with the affixed strain gauges shows that the results correlate closely, however this study provides solid evidence that the optical deformation measurement should be favoured due to the comprehensive measurement of local deformation.

Es wird eine Studie zur stark lokalisierten Mikroschädigung während der Risseinleitung unter zyklischer Beanspruchung am Baustahl vorgestellt. Hierfür werden gekerbte Proben mit einer Beanspruchung im High-Cycle-Fatigue-(HCF-)Bereich belastet. Die Bauteiloberfläche im Bereich der Kerbe wird mit der Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) inspiziert, einem Verfahren zur hochauflösenden und flächenhaften Messung von Dehnungen. Dies geschieht in diskreten Abständen von wenigen Tausend Lastwechseln. Die Auswertung der Messungen zeigt mit zunehmender Materialermüdung eine Lokalisierung sowie Akkumulation der Dehnungen.
Die vorgestellten Ergebnisse entstanden im Rahmen eines laufenden Forschungsvorhabens des Graduiertenkollegs 2075 “Modelle für die Beschreibung der Zustandsänderung bei Alterung von Baustoffen und Tragwerken”. Dieses hat sich zum Ziel gesetzt, die Zustandsentwicklung von Bauwerken unter mechanischer und chemischer Beanspruchung auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen zu beschreiben und zu bewerten.

Investigations on micro-damage in mild steel using ESPI
An approach on investigating the highly localized micro damage phenomena during crack initiation under cyclic loading of mild steel is proposed. For this purpose, notched specimens are subjected to stresses in the high-cycle fatigue (HCF) regime. The specimen surface near the notch is inspected using electronic speckle pattern interferometry (ESPI), a technique for high-resolution and full field strain measurement. This is done at discrete intervals of a few thousand load cycles. The evaluation of measurement data showed strain-localization as well as progressive strain-accumulation with increasing number of load cycles.
The results presented were the result of an ongoing research project of the Graduiertenkolleg 2075 “Modelling the constitutive evolution of building materials and structures with respect to aging”. Its goal is to describe and evaluate the constitutional change of structures and materials under mechanical loading and chemical attack with respect to different spatial and temporal scales.

Die Systemsteifigkeiten von Eisenbahnbrücken werden durch die über die Brückenenden hinauslaufenden Gleise positiv beeinflusst. Gemäß aktueller Normenlage lässt sich dieser Effekt im Modell durch ein separat vom Überbau modelliertes Gleis abbilden, das über nichtlineare Längsfedern mit dem Überbau bzw. dem anschließenden Dammbereich verbunden wird. Eine Systemvereinfachung mit einer linearen horizontalen Ersatzfeder, welche den Beitrag des Dammbereichs abbildet und sich für die Modellierung eines Einfeldsystems mit Balken- oder Plattenelementen in eine Drehfeder am gelenkigen Auflager umrechnen lässt, wurde im 1. Teil dieses Beitrags in der Bautechnik 07/2016 hergeleitet.
Der vorliegende Beitrag behandelt den Einfluss und die Berücksichtigung des Durchrutschens des Gleises im Schotterbett, die durch eine nichtlineare horizontale Ersatzfeder bzw. Drehfeder am Auflager (nichtlineare Charakteristik gemäß Normung) modelliert werden.
Die Notwendigkeit der Einbeziehung der nichtlinearen Effekte wird exemplarisch für zwei reale WiB-Brückenbauwerke in Einfeldbauweise mit Schotteroberbau diskutiert. Dazu werden numerische Überfahrtssimulationen mit äquivalenten Einmassensystemen durchgeführt.

Restraining effects of railway tracks - part 2: non-linear spring characteristics
System stiffnesses of railway bridges are enhanced by the tracks overlapping the bridges' ends. In accordance with current standards, this effect can be accounted for in numerical models where tracks are modelled as separate elements which are connected to the bridge and adjacent embankments by non-linear longitudinal springs. A simplified approach, where the contribution of the embankment is represented by an equivalent elastic horizontal spring element, which can be converted to a rotational spring for single span systems with beam or plate elements, was derived in the 1st part of this contribution in Bautechnik 07/2016.
The current work represents non-linear spring characteristics of the longitudinal springs in the combined track/structure system according to code with non-linear characteristics of the equivalent horizontal and rotational springs.
The importance of considering the non-linear effects in numerical models is discussed based on numerical simulations of two real single-span filler beam bridges with ballast bed. The simulations are carried out using equivalent single degree of freedom systems.

Während das Instandsetzungsprinzip W bei carbonatisierungsinduzierter Korrosion seit vielen Jahren als Standardverfahren etabliert ist, wird seine Anwendbarkeit bei chloridinduzierter Korrosion (W-Cl) in der Fachwelt bis heute kontrovers diskutiert. Zwar ergeben sich aus seiner Anwendung gegenüber anderen Instandsetzungsverfahren auf den ersten Blick u. U. deutliche wirtschaftliche Vorteile, allerdings besteht bei diesem Verfahren ein deutlich höheres Risiko, dass das Instandsetzungsziel nicht erreicht wird.
Im vorliegenden Beitrag werden die technischen Grundlagen des Instandsetzungsprinzips W-Cl sowie der aktuelle Kenntnisstand - sowohl für den gerissenen als auch für den ungerissenen Beton - dargestellt und baurechtliche Konsequenzen, die sich aus dem erhöhten Ausführungsrisiko ergeben, diskutiert. Korrosionsmonitoring als Element zum Nachweis des Instandsetzungserfolgs bei Anwendung des Prinzips W-Cl wird vorgestellt. Anhand von Anwendungsbeispielen werden sowohl die Risiken, die mit dem Verfahren verbunden sind, als auch das Potenzial bei erfolgreicher Anwendung veranschaulicht.

The repair principle IR - state of knowledge, regulatory consequences, current research
While the repair principle IR (increasing resistivity) has become a standard procedure for the repair of carbonation-induced reinforcement corrosion, its applicability to chloride-induced reinforcement corrosion is still under discussion. In many cases, IR may display economic advantages at first glance, but its application is linked with an increased risk of failure.
This contribution presents the fundamentals of the repair principle IR in case of chloride-induced corrosion and the current state of knowledge both for uncracked and cracked concrete. Regulatory consequences that arise from the higher failure risk are being discussed. Corrosion monitoring is introduced as a possible means to monitor the performance of the repair measure. Finally, case studies illustrate both the risks of this repair principle and the benefits when applied successfully.

Die geplante Lebensdauer von Stahlbetonbauwerken wird häufig aufgrund von chloridinduzierter Bewehrungskorrosion erheblich reduziert. Chloride aus Tausalzbeaufschlagung oder Meeresexposition dringen in den Beton ein und sobald ein kritischer Chloridgehalt an der Bewehrung angekommen ist, wird Korrosion initiiert. Die Folgen von Bewehrungskorrosion sind Risse und Abplatzungen des Betons, wodurch zunächst die Verkehrssicherheit und in einem fortgeschrittenen Schädigungsgrad auch die Tragfähigkeit eingeschränkt werden kann. Im Zuge der Bauwerksinspektion von chloridexponierten Bauwerken ist daher die Detektion der Bewehrungskorrosion unerlässlich, um zu klären, ob Korrosion bereits initiiert wurde und in welchem Umfang das Bauwerk davon betroffen ist. Erst auf Basis dieser Daten können Inspektionsintervalle und Instandsetzungsmaßnahmen zielgerichtet, nachhaltig und ökonomisch geplant werden. Die konventionelle Methode zur Detektion von Bewehrungskorrosion ist die Potentialfeldmessung, bei der das Potential zwischen der Bewehrung und einer auf dem Beton aufgesetzten Bezugselektrode ermittelt wird. Zudem wurde in den letzten Jahren an der University of South Florida eine innovative Art der Korrosionsdetektion entwickelt, die auf dem Messprinzip der Kelvinsonde basiert. Die Methode hat den großen Vorteil, dass kein physischer Kontakt zum Beton erforderlich ist. Die Lage und die Verteilung der mit der Kelvinsonde gemessenen Oberflächenpotentiale zeigen in Vergleichsmessungen sehr gute Übereinstimmung mit Messwerten aus der Potentialfeldmessung. Beide Methoden zur Korrosionsdetektion werden hier vorgestellt und diskutiert.

Corrosion detection on reinforced concrete structures: conventional and innovative
The designed service life of reinforced concrete structures is often shortened due to chloride-induced reinforcement corrosion. The ingress of chlorides from sources such as de-icing salts or marine environment can cause corrosion as soon as a critical chloride threshold reaches the first reinforcement layer. The consequence of corrosion are cracks and spalling of the concrete cover which impairs the serviceability and in an advanced stage the load bearing capacity of a structure. Thus, corrosion inspection is highly recommended for chloride-exposed structures to clarify (i) if corrosion is initiated and (ii) to which extent. The determination of further inspection intervals and/or repair measures relies on reliable corrosion condition assessment. The conventional corrosion inspection method is the half-cell potential measurement where a reference electrode is placed on the concrete surface and the potential is measured between the reference electrode and the reinforcement in the concrete. Recently an innovative corrosion inspection method has been developed at the University of South Florida, which is based on the principle of the Kelvin probe. The advantage of this method is that it does not require physical contact to the concrete. The resulting potentials of both methods show very good correlation. Hereinafter, the paper describes and discusses both corrosion inspection methods.

Der maßgebliche Korrosionsschutz von nicht rostendem Stahl in Beton basiert, anders als bei unlegiertem Betonstahl, auf der Ausbildung einer Chromoxidschicht. Die Chromoxidschicht ist in alkalischem und in karbonatisiertem Beton beständig, sodass nicht rostende Stähle in einem passiven Zustand vorliegen. Die Initiierung von Lochkorrosionserscheinungen ist dagegen auch an nicht rostenden Stählen in Beton möglich. Der korrosionsauslösende Chloridgehalt ist neben dem Gehalt an Legierungselementen (insbesondere dem Chromgehalt) und der Oberflächenbeschaffenheit auch vom Konzentrationsverhältnis von OH- zu Cl- im Elektrolyten abhängig. Daher ist prinzipiell zu erwarten, dass in karbonatisierten Betonen geringere Chloridgehalte Korrosion initiieren können als in Betonen mit höheren pH-Werten. Dies gilt in besonderem Maße für nicht rostende Betonstähle mit geringen Chromgehalten, wie z. B. Produkte aus dem Werkstoff 1.4003 (X2CrNi12) mit seiner im Vergleich zu den Standardausteniten geringen Beständigkeit. Um den kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalt am Beispiel eines am Markt verfügbaren ferritischen Chromstahls zu bestimmen, wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) umfangreiche Untersuchungen zu beschleunigten Korrosionsversuchen in alkalischen und karbonatisierten Mörteln durchgeführt. Mittels Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) konnten die korrosionsauslösenden Chloridgehalte im Phasengrenzbereich Betonstahl-Mörtel ermittelt werden.

Determination of the corrosion-inducing chloride content of stainless ferritic reinforcing steels in mortar
The corrosion protection mechanism for stainless steel in concrete is different than for unalloyed steel. In carbonated concrete, stainless steels are in a passive state and do not have any uniform corrosion. The chloride content for the initiation of pitting corrosion on stainless steels in concrete depends not only on the content of alloying elements (above all chromium) and the surface condition. It also depends on the concentration ratio between OH- and Cl- in the electrolyte. It can be expected that lower chloride contents can initiate corrosion in carbonated concretes than in concretes with higher pH values. This ap-plies especially to stainless steel with low chromium contents such as products made of the material 1.4003 (X2CrNi12). In order to determine the critical corrosion-inducing chloride content using the example of a pickled ferritic chromium steel available on the market, extensive laboratory tests were carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). In accelerated corrosion tests in alkaline and carbonated mortars, the critical chloride contents in the phase boundary between reinforcing steel and mortar were determined and evaluated by means of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS).

Digitale Bauwerksmodelle zur Unterstützung der relevanten Prozesse in der Wertschöpfungskette Bau erobern zunehmend den Infrastrukturbau. Während im Hochbau 3-D-Planung und BIM gebräuchlich sind, werden die Planungsunterlagen von Infrastrukturbauwerken derzeit noch mehrheitlich in 2-D ausgearbeitet. Falls die Planung dreidimensional erfolgt, werden in den wenigsten Fällen den Volumenkörpern Eigenschaften zugeordnet. Diese Zuordnung wäre jedoch eine Grundvoraussetzung für die “BIM-Arbeitsweise”.
Ein weiterer Unterschied zum Hochbau ist die wesentlich stärkere Interaktion der gewählten Baumethoden mit dem Baugrund. Dies trifft in speziellem Maße auf den Tunnelbau zu, da das Baugrundverhalten primär von der Interaktion des gewählten Bauverfahrens mit dem Baugrund abhängig ist. Trotz umfassender Vorauserkundungsmaßnahmen sind die geotechnischen Eigenschaften und das Baugrundverhalten im Voraus nie vollständig bekannt.
Bei der Anwendung von BIM im Infrastrukturbau ergeben sich somit spezielle Anforderungen an das digitale Baugrundmodell, um dieses als umfassende Basis für die typischen Anwendungsfälle wie Simulation und Auswahl von Bauverfahren, Massen- und Kostenermittlungen, Beobachtung und Dokumentation des Baugrundverhaltens während dem Vortrieb verwenden zu können. Im vorliegenden Beitrag wird ein prototypischer Weg aufgezeigt, wie ein Baugrundmodell in einer BIM-fähigen Software erstellt und verarbeitet werden kann.

Application possibilities of a digital ground model in tunnel construction
Digital building models to support the relevant processes in the construction value chain are increasingly being implemented in infrastructure construction. While the use of BIM are quite common in building construction, the design documents of infrastructure structures are still frequently prepared in 2-D. Even when the design is done in 3-D, properties are rarely assigned to the volume bodies. Only in this case it can be called a “BIM working method”.
Another difference to the building construction is the much stronger interaction of the selected construction methods with the ground. This applies in particular to underground constructions, as the ground behavior during tunnel drive is primarily dependent on the chosen tunnelling method. Despite extensive exploratory measures, however, the geotechnical properties and the ground behavior are never completely known in advance.
Therefore, 3-D-digital ground models have to fulfil special requirements in order to create with BIM-ground models a comprehensive basis for typical use cases such as the simulation and selection of the construction method, quantity surveys and cost estimation, real time monitoring of the ground behavior during the excavation phase. This paper shows a prototypical way in which a ground model can be created and processed in a BIM software.

Adaptive Tragwerke sind mit Verschiebungen und Kräfteumlagerungen in der Zeit verbunden. Als Ziel der Adaption bzw. der Kräfteumlagerungen wird in der einschlägigen Literatur die gleichmäßige volle Ausnutzung des Materials definiert. Die gleichmäßige volle Ausnutzung des Konstruktionsmaterials wird seinerseits mit der Effektivität des Leichtbaus verknüpft.
Im vorliegenden Aufsatz analysiert der Autor zunächst aus Sicht der Baustatik den Adaptivitätsmechanismus anhand des aus der Literatur bekannten selbstanpassenden Tragwerks: Stuttgarter Träger. Durch den Adaptivitätsmechanismus, bestehend aus Sensoren und Aktuatoren, manipulieren die Erfinder des Stuttgarter Trägers die inneren und äußeren Kräfte anhand eines Modells (Computermodell und gebautes Miniaturmodell).
Im Anschluss werden Grundlagen der linearen Theorie der Kräfteumlagerungen in Tragwerkssystemen aufgezeigt. In diesen Systemen wird die Steuerung der Kräfteumlagerungen dem Material selbst überlassen.

Adaptive structures
Adaptive structures are associated with shifts and force redistributions over time. Relevant literature defines the even full utilization of material as the aim of the adaptation respectively the force redistributions. The even full utilization of construction material itself is linked to the effectiveness of lightweight construction.
In the present essay, the author first analyses the adaptive mechanism from a statics viewpoint using the self-adapting and from literature known supporting structure Stuttgarter Träger. Through the adaptive mechanism, consisting of sensors and actuators, the inventors of the Stuttgarter Träger manipulate the internal and external forces based on a model (computer model and built miniature model).
Subsequently, fundamentals of the linear theory of force redistribution in structural systems are shown. In these systems the control of force redistributions is left to the material itself.

Der Einsatz von Faltungen beschränkt sich im Bauwesen auf Longitudinalfaltungen (Trapezbleche) und regelmäßige Faltungen. Raumfaltwerke und Faltleichtbauplatten, räumlich gekrümmte und dreidimensionale Flächentragwerke sind Desiderate eines Leichtbaus mit Stahlblechen. Raumfaltwerke bestehen vorwiegend aus regelmäßigen Faltmustern, die auf Tesselierung mit Primitivflächen (Drei- und Vierecke) basieren. Um die Effizienz dieser Leichtbaustrukturen zu verbessern, liegt es nahe, statt regelmäßige und auf geometrischen Prinzipien basierende Faltmuster umzusetzen, Faltmuster nach Maßgabe der Beanspruchungen bzw. der Beanspruchungsverteilung anzuwenden. Hierzu ist ein Formfindungsprozess zu entwickeln, der auf der Generierung eines Trajektoriennetzes basiert, das aus dem maßgeblichen Lastfall (formgebenden Lastfall) abgeleitet wird. Der Vergleich des Masseneinsatzes und der Traglast der Faltungen, die auf geometrischer Basis erzeugt wurden, mit einer auf Basis des Trajektoriennetzes entwickelten Faltung zeigt die Veränderung der Effizienz.

Stress adapted steel folding's for self-supporting spatial structures
The use of folds in civil engineering is limited to longitudinal folds (trapezoidal sheets) and regular folds. Spatial folding structure and foldcoreplates, spatially curved and three-dimensional shell structures are desiderata of lightweight construction with steel sheets. Spatial fold structures consist mainly of regular folding patterns based on tessellation with primitive faces (triangles and squares). In order to improve the efficiency of these lightweight structures, it makes sense to use folding patterns in accordance with the stresses or stress distribution instead of regular folding patterns based on geometric principles. For this purpose a form finding process has to be developed, which is based on the generation of a trajectory mesh, which is derived from the formative load case. The comparison of the mass input and the load bearing capacity of the folds, which were generated on a geometric basis, with a fold developed on the basis of the trajectory mesh shows the change in efficiency.

Vor 30 Jahren wurde die erste BAM-Zulassung für ein Geokunststoffprodukt in der Deponietechnik ausgestellt. Seither wurden immer wieder eigene wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt, neue Forschungsergebnisse herangezogen und die Prüftechnik weiterentwickelt, um die Eignung und Funktionsdauer von Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Kunststoff-Dränelementen, geotextilen Filtern oder Bewehrungsgittern beurteilen zu können. Einige dieser Entwicklungen werden hier diskutiert.

30 years of BAM approvals (in landfill technology): material and testing developments
The first BAM approval for geosynthetics in landfill technology was issued 30 years ago. Since then, own scientific investigations were carried out, new research results used and the testing technology improved to assess the suitability and service life of geomembranes, protective layers made of geotextile containers, plastic drainage elements, geotextile filters or a reinforcement grids made of plastic, some stages of this development are recalled.

Böschungs-, Ufer- und Sohlsicherungen aus Naturstein erfreuen sich als naturnahe konstruktive Maßnahmen zunehmender Beliebtheit. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können Steinkonstruktionen unterschieden werden in (1) solche mit stützender Wirkung, welche durch Schlichten oder Setzen errichtet werden, und in (2) Steinkörper und Berollungen, deren Herstellung durch Schütten oder Werfen erfolgt und die rein durch ein Beschweren der Böschung wirken. Bei Steinstützkörpern handelt es sich generell um vergleichsweise flexible Konstruktionen, die Verformungen im Dezimeterbereich aufnehmen können. Dabei erfolgt die Kraftübertragung im unvermörtelten Zustand von Stein zu Stein bzw. bei Versetzen der Steine im Mörtelbett über die Mörtelfuge. Durch die Reibung bzw. Reibungskraft zwischen den Steinen bzw. Mörtel und Stein können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die bspw. einem auftretenden Erddruck entgegenwirken.
Für Steinstützkörper gibt es bislang einige bestehende Ansätze für deren Bemessung, es wird jedoch nicht spezifisch auf den Nachweis der inneren Standsicherheit (Gleiten und Kippen in der Lagerfuge, mechanisches Steinversagen) eingegangen. Bei gegenständlichem Forschungsvorhaben wird versucht, Kennwerte für die Bemessung von Steinstützkörpern experimentell zu erfassen, um in einem nächsten Schritt Rückschlüsse auf die innere Standsicherheit von Steinstützkörpern ziehen zu können.

Experimental determination of friction coefficients in the context of natural stone structures
Protection constructions for slopes, banks and riverbeds using natural stones are becoming increasingly popular. When considering their operating principle, (1) natural stone structures with a supporting effect and (2) stone structures, that function solely by their weight, can be distinguished. The former is erected by exact placement of the individual stones, while weight effects can also be achieved by a thrown or dumped stone mass. Nevertheless, natural stone structures show a comparatively flexible design that can endure displacements in the order of some decimeters. Transmission of forces takes place stone to stone in case of non-mortared construction or via mortar material in case of mortared joints. Friction forces are transferred accordingly between the rocks or rock and mortar and can counteract possibly occurring earth pressure.
There are a few approaches concerning structural design and dimensioning of natural stone structures, specific static analysis and calculations regarding the inner stability (sliding and toppling in the horizontal joint as well as mechanical rock failure) of these structures are missing. In this research project, attempts are made to experimentally deduce characteristic values for the design of natural rock structures and drawing conclusions about the inner stability of rock protection structures in a subsequent step.

Das Prinzip der Vorspannung wird im Stahlbetonbau häufig eingesetzt, um schlanke Tragkonstruktionen oder große Spannweiten zu ermöglichen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde das Prinzip der Vorspannung auf den konstruktiven Holzbau angewendet und deren Einfluss auf Tragfähigkeit, baudynamisches Verhalten und Bauteilverformungen untersucht. Die Verankerung der Spannkräfte wurde mittels Betonverankerungskörper realisiert, die das Prinzip der Vorspannung mit sofortigem Verbund verwenden. Der Beitrag beschreibt die theoretischen Untersuchungen zur Bemessung von vorgespannten Brettstapeldecken, die experimentellen Untersuchungen zur Entwicklung der Betonverankerungskörper, Großversuche zur Untersuchung der Tragfähigkeit und des Dauerstandverhaltens von vorgespannten Holzbauteilen sowie baudynamische Untersuchungen. Die Untersuchungen zeigen, dass durch eine Vorspannung das Verformungsverhalten von Brettstapelelementen verbessert werden kann, während das statische und dynamische Tragverhalten durch die Vorspannung kaum beeinflusst wird.

Prestressed timber components in structural timber construction - experimental and theoretical investigations of prestressed laminated timber panel ceilings
The principle of prestressing is frequently used in reinforced concrete constructions to allow slim structures or large spans. Within the framework of a research project, the principle of prestressing was applied to timber constructions and its influence on load-bearing capacity, structural dynamics and component deformation was investigated. The anchoring of the prestressing forces was realized by pre-tensioned concrete anchoring elements. The paper describes the theoretical investigations for the assessment of prestressed laminated timber panel ceilings, the experimental investigations for the development of concrete anchoring elements, large-scale tests for the analysis of the load bearing capacity and creep behavior of prestressed timber components as well as investigations on the dynamic behavior. The investigations show that prestressing can improve the deformation behavior of laminated timber panel ceiling elements, whereas the prestressing had no clearly determinable influence on the static and dynamic load-bearing behavior.

Abhängig von der Gebäudeklasse und der Funktion der Bauteile müssen die Anforderungen der gültigen Landesbauordnungen hinsichtlich des Feuerwiderstands nachgewiesen werden. Mit der bauordnungsrechtlichen Legitimation, mehrgeschossige Gebäude bis zur Hochhausgrenze auch in Holzbauweise zu errichten, stellt sich zusehends die Herausforderung, adäquate Nachweise zum baurechtlich geforderten Feuerwiderstand bereitzustellen. Neben flächigen Bauteilen ist hierbei ebenso der Einfluss von Elementfugen, Bauteilfugen sowie Durchdringungen haustechnischer Installationen durch Bauteile mit Anforderungen an den Feuerwiderstand zu bewerten. Im Hinblick auf Holzkonstruktionen liegen hierfür gegenwärtig nur begrenzte Möglichkeiten zum Nachweis entsprechender Anforderungen vor.
Die nachfolgende Abhandlung beschreibt bestehende sowie neue Nachweismethoden für den Feuerwiderstand von Holzmassiv- und Holztafelbaukonstruktionen bis zu einem Feuerwiderstand von 90 min. Hierbei wird besonders auf die Anwendung biogener Baustoffe und deren Beitrag zum Feuerwiderstand eingegangen. Ergänzend hierzu wird der aktuelle Stand zur Ausführung brandschutztechnisch sicherer Anschlüsse und Elementfugen, die analog zum flächigen Bauteil eine Ausbreitung von Feuer und Rauch behindern müssen, aufgezeigt. Des Weiteren werden relevante Konstruktionsgrundsätze für den Umgang mit haustechnischen Durchdringungen durch Holzbauteile zusammengestellt. Anhand des Bauteil- und Konstruktionskatalogs dataholz.eu wird die praxisbezogene Umsetzung und Verwendbarkeit dieser Erkenntnisse dargestellt.

Holistic fire resistance for timber constructions
Depending on the building class and the function of the structural components, it is necessary to verify the requirements regarding to the fire resistance. With the legitimation under building law to construct multi-storey buildings up to high-rise buildings also as timber constructions with combustible materials, the challenge of ensuring adequate proof of the fire resistance is increasing. In addition to the verification of the usability of the building component itself, the influence of element joints, component joints and penetrations of building services installations through components with fire resistance requirements have to be checked. With regard to timber construction, there are currently only limited possibilities for proving corresponding requirements.
The following paper describes existing and new methods to determine the fire resistance for massive timber constructions and timber frame assemblies until 90 min fire resistance. In particular, the use of bio-based insulation materials and their contribution to fire resistance will be discussed. In addition, the current state of the art of safe connections and element joints, which must prevent the spread of fire and smoke in the same way as the components, will be presented. Furthermore, relevant design principles for the handling of technical penetrations through wooden building components are collected based on current research results as well as existing approval documents. The online catalogue dataholz.eu is used to illustrate the practical use of these findings.

Brettsperrholz (BSP oder engl. Cross-Laminated Timber, CLT) ist in den letzten Jahren zu einem beliebten Holzprodukt für hochwertige und innovative Holzbauten geworden. Wie bei jedem Bauprodukt müssen das Brandverhalten und der Feuerwiderstand von CLT-Elementen bei der Planung von Gebäuden sorgfältig geprüft werden. Der Klebstoff, der in den Klebfugen von CLT verwendet wird, spielt eine wichtige Rolle bei der Brandbemessung. Derzeit stellen die europäischen Normen jedoch keine Prüfmethode zur Verfügung, um die Klebfugeneigenschaften im Brandfall von CLT zu beurteilen. An der ETH Zürich wurden im letzten Jahr Brandprüfungen mit CLT-Deckenelementen durchgeführt, in denen Klebstoffe mit verschiedenen Eigenschaften im Brandfall geprüft wurden. Der vorliegende Aufsatz stellt die Ergebnisse dieser Brandprüfungen dar und zeigt die Grundlagen einer möglichen europäischen Prüfmethode zur Klassifizierung von Flächenverklebungen. Dabei wird gezeigt, dass der Massenverlust von verklebten CLT-Elementen während eines EN/ISO-Normbrands verwendet werden kann, um die Funktionsfähigkeit der Klebstofffuge im Brandfall (Haftvermögen) zu bewerten.

Proposal for standard test method to evaluate the performance of cross-laminated timber exposed to fire
In recent years, cross-laminated timber (CLT) has become a popular wood-based product for high quality and innovative timber construction. As with any building product, the fire performance and fire resistance of CLT elements must be carefully assessed when designing buildings. The adhesive used in the glueline of CLT plays an important role in the fire design. However, at present, the European standards do not provide a test method to assess the adhesive properties in CLT exposed to fire. At ETH Zurich, fire tests were carried out with CLT floor elements in which adhesives with various properties were tested in fire. This article presents the results of these fire tests and shows a possible European test method for the classification of adhesives. It is shown that the mass loss of the CLT elements during an EN/ISO standard fire can be used to evaluate the integrity of the surface gluing in fire.

Durch den hohen Schalungs- und Herstellungsaufwand konventioneller Herstellverfahren für Textilbetonbauteile, wie bspw. Gießen, Laminieren, Spritzen oder Schleudern, eignen sich diese Verfahren vorzugsweise für eine serielle Stückfertigung oder für Einzelanwendungen. Das Extrudieren hingegen weist das wirtschaftliche sowie technologische Potenzial auf, ohne zeit- und kostenintensive Schalungs- und Bewehrungsprozesse kontinuierlich komplexe und filigrane Bauelemente herzustellen. Derzeit wird das Extrusionsverfahren bereits erfolgreich in unterschiedlichen Branchen mit verschiedenen Materialien eingesetzt, um Produkte in verschiedensten Geometrien in hoher Stückzahl und Qualität zu fertigen. Auch in der Baubranche gewinnt das Extrusionsverfahren durch die fortschreitende Digitalisierung der Fertigungsverfahren, wie z. B. der 3-D-Betondruck, immer mehr an Bedeutung. Durch den Einsatz von technischen Textilen können die Bauteile aus dem neuen Verbundwerkstoff dünnwandiger gestaltet und die Zugfestigkeit signifikant erhöht werden. Weiterhin können durch die Zugabe von Kurzfasern sowohl die Mikrorissbildung als auch die Festigkeitseigenschaften sowie die Duktilität aufgrund einer optimalen Ausrichtung der Fasern in Extrusionsrichtung gezielt positiv beeinflusst werden. Im folgenden Aufsatz werden die Anforderungen an eine extrudierbare Feinbetonmischung mit Kurzfasern näher erläutert und der Entwicklungsprozess einer geeigneten Textilzuführung in den Extrusionsprozess beschrieben.

Extrusion of textile reinforced concrete with short fibers - development of a suitable fine concrete mix and a process integrated textile feed
Because of the high formwork and manufacturing costs of conventional manufacturing processes for textile reinforced concrete, such as casting, laminating, spraying or centrifuging, these processes are only suitable for serial batch production or for individual applications. However the extrusion has the economic and technological potential to continuously produce complex and filigree components without time- and cost-intensive formwork and an integrated process of reinforcing. Currently, the extrusion process is successfully used in different branches with varying materials in order to manufacture products in numerous geometries in high qualities and quantities. The extrusion process is also gaining more importance in the construction industry, due to the progressive digitalisation of production processes, such as the 3D printing of concrete. Through the use of technical textiles as reinforcement the structural elements can be made even thinner-walled with a significant increase of its tensile strength. The use of short fibres can have an additional positive effect on the formation of microcracks, the mechanical properties and the ductility of the material, due to the ideal orientation of the fibres in the direction of extrusion. In the following article, the requirements for an extrudable fine concrete mix with short fibres are clarified and the development process of a suitable textile feed into the extrusion process is described.

Der Verzicht auf mechanische Verbundmittel in Sandwichkonstruktionen des Betonfertigteilbaus erscheint für die Realisierung neuartiger Sandwichelemente wirtschaftlich interessant. Deshalb wurden im Rahmen der Entwicklung eines verbundmittelfreien Glas-Hartschaum-Beton-Sandwichelements Untersuchungen zum Verbundverhalten zwischen verschiedenen Hartschäumen und normalfestem Beton (NFB) sowie ultrahochfestem Beton (UHFB) durchgeführt. Das Verbundverhalten zwischen Glasvorsatzschale und Hartschaum ist in Teil 2 des Aufsatzes beschrieben. Die Ergebnisse der insgesamt 120 Haftzugversuche und 30 Scherversuche an Beton-Hartschaum-Verbundkörpern zeigen, dass durch Betonieren auf den Hartschaum Verbundfestigkeiten in technisch nutzbarer Größenordnung sicher erreicht werden können. Selbst für NFB liegt die Haftzugfestigkeit unabhängig vom Hartschaumtyp und dessen Oberflächentextur um 50 % höher als der für ein unverdübeltes Wärmedämmverbundsystem geforderte Mindestwert. UHFB erzielt deutliche höhere Verbundfestigkeiten, was nach Auswertung lichtmikroskopischer Aufnahmen u. a. auf eine bessere mikromechanische Verzahnung zurückgeführt wird. In einigen Fällen ist die Tragfähigkeit der Verbundkörper durch die Festigkeit des Hartschaums und nicht durch die Verbundfestigkeit der Fuge limitiert.

Bond in glass-rigid foam-concrete sandwich elements - part 1: experimental investigations on the bond between concrete and rigid foam
Omitting mechanical connectors in precast concrete sandwich construction seems economically interesting for realising novel sandwich structures. Therefore, investigations on the bond behaviour between different rigid foams and ordinary performance concrete (OPC) as well as ultra-high performance concrete (UHPC) were carried out as part of the development of a glass-rigid foam-concrete sandwich element without connectors. The bonding behaviour between glass panels as facing layer and rigid foam is treated in part 2 of the paper. The results of a total of 120 tensile bond tests and 30 shear tests on concrete-rigid foam composites show that technically relevant bond strengths can be reliably achieved by pouring the concrete onto the rigid foam. Even for OPC, the tensile bond strength is 50 % higher than the minimum value required for external thermal insulation composite systems without mechanical connectors, regardless of the foam type and its surface texture. For UHPC significantly higher bond strengths are achieved, which - as evaluation of light microscopic imaging shows - can be attributed to a better micromechanical interlock. In some cases, the strength of the composite has been limited by the strength of the foam but not by the bond strength of the joint.

Sandwichelemente mit Glas als äußere Deckschicht erfordern bisher für eine Verwendung in der Fassade von Gebäuden den Einsatz von mechanischen oder adhäsiven Verbundmitteln. Ein Verzicht auf diese Verbundmittel ist hinsichtlich Ressourcen- und Energieeinsparung sowohl bei der Herstellung als auch in der Anwendung vorteilhaft. Der vorliegende Aufsatz berichtet über experimentelle Untersuchungen zum Verbundverhalten zwischen Polyurethan-Hartschaum und verschiedenen Oberflächen von Floatglas ohne und mit Haftvermittler im Rahmen der Entwicklung eines verbundmittelfreien Glas-Hartschaum-Beton-Sandwichelements. Die Ergebnisse aus Haftzug- und Scherversuchen zeigen, dass eine im Sandstrahlverfahren aufgeraute Glasoberfläche zu kohäsivem Versagen im Hartschaum führt. Mit den beiden herstellungsbedingt verschiedenen Glasoberflächen für die Atmosphären- und Zinnbadseite erfolgt das Versagen zwischen Hartschaum und Glas adhäsiv. Die Verbunde ohne Haftvermittler weisen keine signifikanten Unterschiede zwischen Atmosphären- und Zinnbadseite auf. Insgesamt erzielen die Prüfkörper mit Haftvermittler höhere Werte für die Haftzug- und Scherfestigkeit. Aus licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Bruchflächen geht hervor, dass der verwendete Haftvermittler einen deutlichen Einfluss auf die Benetzbarkeit der Glasoberfläche und die Porenausbildung des flüssigen Polyurethan-Hartschaums aufweist. Der Verbund zwischen Beton und Hartschaum ist in Teil 1 des Aufsatzes beschrieben.

Bond in glass-rigid foam-concrete sandwich elements - part 2: experimental investigations on the bond between concrete and rigid foam
Sandwich elements in building envelopes with facing layer made of glass require currently mechanical or adhesive connectors. The absence of these connectors is of interest in terms of resource and energy savings both in production and in the building envelope. This paper reports on the bond behaviour between polyurethane rigid foam and float glass with different surfaces without and with the use of a bonding agent. The studies are part of the development of a glass-rigid foam-concrete sandwich element without additional adhesives and mechanical connectors. The results of adhesive tensile and shear tests show that a sandblasted roughened glass surface resulted in cohesive failure in the insulation layer. The production-related different glass surfaces on atmosphere and tin side come to an adhesive failure between insulation layer and glass. Composites of glass and insulation layer without adhesion agent show no significant differences between the atmosphere and the tin side. Overall, the test specimens with bonding agents achieved higher levels of adhesive tensile and shear strengths. Light and electron microscopic studies of the fractured surface show that the bonding agent has a significant influence on the wetting and pore formation of the liquid polyurethane. The composite of the polyurethane rigid foam and concrete is described in part 1 of the paper.

Zur Verbesserung des Tragverhaltens von aussteifenden Mauerwerkswänden unter Erdbebeneinwirkung wurde an der TU Dortmund eine neuartige Verstärkungsmethode entwickelt. Dünne textilbewehrte Betonelemente, die mittels mechanischer Verbindungsmittel an der Mauerwerkswand befestigt werden, führen zu einem Wandsystem, das nicht nur die Anforderungen an Integrität und Tragwiderstand erfüllt, sondern auch ein duktiles Grenztragverhalten entwickelt. Nach der Vorstellung des Konzepts und der Konstruktionsprinzipien werden anhand der Ergebnisse experimenteller und rechnerischer Untersuchungen die Kapazität sowie die Wirkungsweise dieses Verstärkungssystems detailliert vorgestellt. Besonders instruktiv sind dabei die Erdbebensimulationsversuche an geschosshohen Wänden mit dem direkten Vergleich zwischen unverstärkten und verstärkten Mauerwerkswänden. Nach der genaueren Beschreibung des Tragverhaltens und der Systemvoraussetzungen wird die Wirksamkeit des Verstärkungssystems für ein Gebäude mit aussteifenden Mauerwerkswänden mittels vergleichender Erdbebenberechnung identifiziert.

Retrofitting method for stiffening masonry walls in earthquake regions
To improve the load carrying behavior of stiffening masonry walls under earthquake action a new retrofitting method was developed at TU Dortmund University. Thin textile reinforced concrete elements fastened at the masonry wall with anchors lead to a wall system which not only fulfills the requirements for integrity and resistance but is also capable to develop a ductile limit state mechanism. Following the presentation of the concept and construction principles, the capacity and operation of the retrofitting system are presented with reference to experimental and analytical investigations. In this connection, earthquake simulation tests on full scale walls are especially instructive with the direct comparison of unretrofitted and retrofitted masonry walls. Next to the detailed description of its behavior and prerequisites, the effectiveness of the retrofitting system for a building with stiffening masonry walls is identified by means of comparative seismic analysis.

Locker gelagerte nichtbindige Böden werden in zahlreichen Anwendungsfällen erfolgreich durch den Einsatz von Tiefenrüttlern bei der Rütteldruckverdichtung verbessert. Eine verlässliche, physikalisch fundierte Prognose des Verdichtungserfolgs kann für die wirtschaftliche Umsetzung der Maßnahmen jedoch entscheidend sein. Die Ausbreitung von seismischen Wellen, großräumige, plastische Verformungen, Porenwasserdruckaufbau und Materialtransport infolge der Bewegung des Tiefenrüttlers bestimmen den Verdichtungserfolg maßgeblich, können aber in ihrer Gesamtheit bei Simulationen nicht berücksichtigt werden. Zur Verbesserung der Prognosequalität wird ein Vorgehen vorgeschlagen, bei welchem zunächst eine mehrdimensionale Dehnungsamplitude zur Beschreibung der auftretenden Verformungen berechnet und anschließend die Akkumulation der Verformungen infolge einer Vielzahl von Zyklen (Rotationen des Rüttlers) mit einem Akkumulationsmodell abgeschätzt wird. Dazu stehen analytische und numerische Ansätze zur Verfügung, welche einen begrenzten Bodenbereich um den Tiefenrüttler betrachten und vergleichbare, plausible Ergebnisse sowohl für die Wellenausbreitung als auch für die Dehnungsamplitude liefern. Zur Untersuchung des Verformungsverhaltens eines Sands bei Dehnungsamplituden bis in den Prozentbereich wurden Hohlzylindertriaxialversuche mit einer zyklischen Verdrehung der Fußplatte durchgeführt, welche ein überwiegend homogenes Dehnungsfeld zeigten. Durch die Nachrechnung der Laborversuche mit einem Akkumulationsmodell für große Dehnungsamplituden und Anpassung der Modellparameter ist es möglich, das Verformungsverhalten im Falle der Rütteldruckverdichtung zu beschreiben und durch Erweiterung des Vorgehens für die Abschätzung des Rastermaßes zu verwenden.

Experimental, analytical and numerical investigations on vibro compaction of sand
Loosely bedded non-cohesive soils are successfully improved in numerous applications through the use of deep vibrators in vibro compaction treatments. However, a reliable, physically sound prognosis of the compaction success can be decisive for the economic implementation of the measures. The propagation of waves, large-scale plastic deformations, pore water pressure build-up and material transport as a result of the movement of the deep vibrator are decisive ingredients of compaction success, but cannot be taken into account as a whole in simulations. In order to improve the prediction quality, a procedure is proposed in which a multidimensional strain amplitude is calculated to describe the occurring deformations and then the accumulation of the deformations due to a multitude of cycles (rotations of the vibrator) is estimated with an accumulation model. For this purpose, analytical and numerical approaches are available which consider a limited soil area around the deep vibrator and provide comparable, plausible results both for wave propagation and for the strain amplitude. In order to investigate the deformation behaviour of a sand at strain amplitudes up to the percentage range, hollow cylinder triaxial tests with a cyclic rotation of the base plate were performed, which showed a predominantly homogeneous strain field. By recalculating the laboratory tests with an accumulation model for large strain amplitudes and adjusting the model parameters, it is possible to describe the deformation behaviour in the case of vibro compaction and to use it for the estimation of the grid dimension for the densification points by extending the procedure.

Nichtmetallische Bewehrungen werden bereits heute vielfältig im Betonbau eingesetzt. Bisher erfolgt deren Materialprüfung überwiegend unter zerstörenden Bedingungen. So wird die Position der Bewehrungslagen innerhalb der Betonmatrix durch Sichtung und Vermessung von Sägeschnittflächen ermittelt. Bildgebende Verfahren wie Röntgen-Computertomografie (X-ray computed tomography, XCT) und -laminografie (X-ray computed laminography, XCL) ermöglichen die zerstörungsfreie Bewertung und Ortung von Bewehrungsmaterialien aus bspw. Carbon- und Glasfaser innerhalb eines Betonkörpervolumens. Die Betondeckung sowie der Garnquerschnitt, -abstand und die Lage der Bewehrung ließen sich in der Betonmatrix durch XCT sichtbar machen und Letztere mit einer Abweichung von < 0,2 mm, im Vergleich zur zerstörenden Kontrollmessung (bisheriges Verfahren) mittels Messmikroskop, bestimmen. Durch eine spezielle Verfahrenskombination aus Limited-Angle-Röntgen-Computertomografie (LAT) mit anschließender XCL gelang es, die Detailerkennbarkeit der rekonstruierten Schnittbilder gegenüber den Einzelverfahren zu erhöhen.

Examination of concrete samples with CFRP and GFRP reinforcement by X-ray computed tomography and laminography - concrete samples with CFRP and GFRP reinforcement
Non-metallic reinforcements are already widely used in concrete construction today. Up to now, material testing has mainly been carried out under destructive conditions. As a consequence, the position of the reinforcement within the concrete matrix is determined by inspection and measurement of saw cut interfaces. Imaging procedures as X-ray computed tomography (XCT) and laminography (XCL) enable the nondestructive evaluation and location of carbon and glass fiber reinforcements within the volume of a concrete structure platform. The concrete cover as well as the yarn cross-section, spacing and the position of the reinforcement can be determined in the concrete matrix by XCT, the latter with a deviation of < 0.2 mm in comparison with the destructive control measurements of the previous method by means of a measuring microscope. A special combination of limited-angle X-ray computed tomography (LAT) followed by XCL has been shown to increase the detailed recognition of the reconstructed sectional images compared to the individual procedures.

Weltweit ist ein zunehmender Trend nach immer höher be anspruchten und größer dimensionierten Bauwerken zu beobachten. Des Weiteren werden zunehmend Hochleistungswerkstoffe, wie ultrahochfeste Betone oder hochfeste Stähle, eingesetzt. Um dieser Entwicklung hinsichtlich Forschung und Prüfung von Bauteilen (Stützen, Seilen etc.) mit großen, (nahezu) realmaßstäblichen Abmessungen und den damit verbundenen sehr großen Prüfkräften zu begegnen, wurde vom iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig und der Materialprüfanstalt für das Bauwesen Braunschweig (MPA) eine 30-MN-Prüfmaschine für quasistatische und zyklische Druck- und Zugprüfungen geplant, konstruiert und schließlich errichtet. In diesem Beitrag werden die 30-MN-Prüfmaschine mit ihren Kennzahlen und ihr Funktionsprinzip sowie ihr erfolgreicher Einsatz in mehreren Forschungs-, Prüf- und Kalibrierungsaufgaben dargestellt.

30-MN-testing machine for quasi-static and cyclic compression and tension tests
Worldwide there is an increasing trend towards ever higher stressed and larger dimensioned structures. Furthermore, high-performance materials such as ultra-high performance concretes or high-strength steels are increasingly being used. In order to comply with this development regarding research and testing of components (columns, cables etc.) with large (almost) real-scale dimensions and the associated very large testing loads, the iBMB, Division of Concrete Construction of the TU Braunschweig and the Civil Engineering Materials Testing Institute Braunschweig (MPA) designed, constructed and finally realized a 30-MN-testing machine for quasi-static and cyclic compression and tension tests. This article describes the 30-MN-testing machine with its key figures and functional principle as well as its successful use in several research, testing and calibration tasks.

Die Langzeitverformungen des Überbaus aus Temperaturänderungen sowie aus Kriechen und Schwinden bei Betonbrücken sind für einen wesentlichen Teil der zusätzlichen Schienenspannungen bei lückenloser Führung der Schiene über die Brücke verantwortlich. In diesem Aufsatz werden die Ergebnisse umfangreicher Messungen an langen Talbrücken mit Fester Fahrbahn analysiert, um die aktuellen Modelle zur Berechnung der zusätzlichen Schienenspannungen auf Brücken zu überprüfen. In einem ersten Schritt werden der Umfang und die Konzeption der Messung sowie die Methodik der Auswertung und die Plausibilisierung der Daten vorgestellt. Im nächsten Schritt werden die Daten in Hinblick auf die in der Berechnung anzusetzenden Temperaturen analysiert. Der Schwerpunkt des Aufsatzes liegt auf der Auswertung der über fast zwei Jahre erfassten Langzeitdaten der Schienenspannungen und -verschiebungen sowie auf deren Vergleich mit den Modellen. Durch das gewählte Messlayout konnten aus den Messergebnissen auch Rückschlüsse auf den sich einstellenden Längsverschiebewiderstand unter den Realbedingungen der Strecke, der bei der Festen Fahrbahn den maßgebenden Parameter für die auftretenden Schienenspannungen darstellt, gezogen werden. Die im Aufsatz vorgestellten Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über die Berechnung der zusätzlichen Schienenspannungen bei Fester Fahrbahn.

Additional rail stresses due to long-term deformations of railway viaducts with ballastless track - model and reality
The long-term deformation of the bridge superstructure due to temperature changes of the bridge itself and due to creep and shrinkage in the case of concrete bridges leads to a major part of the additional rail stresses, while welding the rail continuously over bridges with ballastless track. In this paper, the results of an extensive monitoring performed on several long railway viaducts with ballastless track are analysed, in order to verify the actual models used to calculate the additional rail stresses. In a first step the monitoring concept as well as the methodology of the analyse and the plausibility check of the data are presented. In the next step, the monitoring results are analysed to evaluate the temperature load case to apply in the calculation. The focus of the paper is on the analyse of the measured long-term data of rail stresses and rails displacements on a period of nearly two years. These results are compared to those of the model calculation. In the case of ballastless track, the longitudinal rail restraint is the major parameter governing the additional rail stresses. With the chosen measurement layout, it was also possible to analyse the longitudinal rail restraint occurring in situ under real conditions. All these results provide important knowledge on the calculation of additional rail stresses on bridges with ballastless track.

Dauerhaftigkeit und Langlebigkeit von Fahrbahndecken aus Beton sind allgemein bekannt. Aufgrund dieser Eigenschaften ist, bei Beachtung der wesentlichen Konstruktions- und Herstellungsprinzipien, der Instandhaltungs- bzw. Instandsetzungsbedarf sehr stark reduziert. Dies führt zur Vermeidung von Verkehrsstörungen bzw. Verkehrsstaus und deren Folgekosten. Daneben existieren noch weitere positive Eigenschaften des Betons, welche sich über die gesamte Nutzungsdauer der Betondecke verstärkt auswirken, jedoch weniger bekannt sind. Dies wären u. a. der geringere Kraftstoffbedarf (und damit verbunden eine Reduktion der CO2-Belastung) von Lastkraftwagen aufgrund der nicht verformbaren Betondecke, die Aufnahme und Speicherung von CO2 im erhärteten Beton und Vorteile infolge der hellen Oberflächen des Baustoffs. Ein Forschungsprojekt der Smart Minerals GmbH beschäftigt sich mit dem Aspekt der Helligkeit des Werkstoffs Beton in Fahrbahndecken von Tunnelbauwerken. Durch die guten lichttechnischen Eigenschaften des Betons und die daraus resultierende erhöhte Helligkeit von Fahrbahn und Tunnelwand lässt sich das subjektive Sicherheitsgefühl der Verkehrsteilnehmer erhöhen und der für eine adäquate Beleuchtung notwendige Energieaufwand beträchtlich senken. Um die geforderte Leuchtdichte der Fahrbahn sicherzustellen, benötigen Betonfahrbahnen weitaus geringere Lampenleistungen. Dabei kann theoretisch die Lampenleistung gegenüber Asphaltbelägen um zwei Drittel reduziert werden.

Enhancing safety whilst saving energy in tunnels due to an optimised choice of road surface materials
The durability and longevity of concrete pavements is well known everywhere. Due to these characteristics the overhaul and maintenance requirements, provided the major construction and production principles are respected, are sharply reduced. This results in a prevention of transport disruptions respectively traffic jams and their subsequent costs. However, there are many more positive characteristics of concrete, which become more and more effective during the entire operating life of concrete surfaces, which are widely unknown. Among other things, concrete pavements can reduce the fuel consumption of lorries (resulting in a reduction of CO2 emission), due to non-deformable pavements. Furthermore hardened concrete is able to absorb and store CO2 and there are advantages caused by the bright surface of the material. The Smart Minerals GmbH examines the aspect of brightness of concrete for the road surface of tunnels in the course of a research project. Due to the good photometric characteristics of concrete and the resulting higher brightness of the pavement, the road users have a subjective higher sense of safety and the bright surface of concrete causes a reduction of energy-consumption for lighting. To ensure the required brightness of the pavement, concrete surfaces need much less powerful light sources. Therefore it is theoretically possible to reduce the power of the light source, compared to the asphalt surface, to an extent of two thirds.