Die Bemessung balkenartiger, einfeldriger Eisenbahnbrücken in WiB-Bauweise ist maßgeblich an Fragestellungen zur zuverlässigen Abschätzung möglicher Resonanzrisiken gekoppelt. Bekanntlich verhalten sich WiB-Brücken in der Realität deutlich günstiger als anhand von Berechnungen prognostiziert. In vielen Fällen kann der vereinfachte rechnerische Resonanznachweis gemäß DIN EN 1991-2 für Überfahrtsgeschwindigkeiten vö ≤ 200 km/h nicht erbracht werden, sodass eine Vielzahl von Zugüberfahrten anhand numerischer Modelle zu simulieren ist. Bei vö > 200 km/h sind immer Simulationsrechnungen erforderlich.
Der vorliegende Beitrag zeigt, wie anhand äquivalenter Einmassensysteme Zugüberfahrten simuliert werden können. Am äquivalenten System werden zunächst vertikale Durchbiegungen und Beschleunigungen in Feldmitte des Ausgangsbalkensystems ermittelt. Aus den Ergebnissen lassen sich alle bemessungsrelevanten Zustandsgrößen ermitteln. Die signifikante Zeitersparnis im Vergleich zur Berechnung mit einem Balkensystems resultiert daraus, dass die entsprechenden Zustandsgrößen lediglich an relevanten Stellen im System ermittelt werden.
In diesem Beitrag werden ideal gelenkig gelagerte Balkensysteme und Balkensysteme mit zusätzlichen Drehfedern an den Auflagern (Abbildung der Einspannwirkung von über die Brückenenden hinauslaufenden Gleisen) in äquivalente Einmassensysteme überführt. Die am äquivalenten System ermittelten Ergebnisse werden durch Vergleichsrechnungen an Balkensystemen verifiziert.

Simplified simulation of train crossings - dynamic design of filler beam railway bridges using an equivalent SDOF system
Design of simply supported longitudinal filler beam bridges is strongly linked with questions regarding reliable estimation of a possible resonance risk. As is generally known, filler beam bridges behave much better in reality than predicted by calculation. In many cases, a simplified formula based resonance check provided by EN 1991-2 for crossing velocities vö ≤ 200 km/h cannot be fulfilled. Thus, a high number of train crossings have to be simulated with numerical models. For vö > 200 km/h, simulations always have to be performed.
This paper demonstrates, how to simulate train crossings with an equivalent single-degree-of-freedom (SDOF) system. With the equivalent system vertical deflections and accelerations are calculated in mid-span of the original beam system. From these results all parameters required for design can be derived. This significantly saves time as respective parameters are only calculated and evaluated for relevant spots in the system.
An ideally hinged beam system and a beam system with additional rotational springs, (where the springs represent the restraining effect of tracks overlapping the bridgés ends) are transformed into equivalent SDOF systems. Results obtained with an equivalent model are verified by comparison with results obtained with a beam model.

Eine Integration der brennbaren Installationen der technischen Gebäudeausrüstung im Hohlraum von Stahl-Beton-Verbunddecken stellt ein Problem für die ungeschützte Tragkonstruktion hinsichtlich der Brandschutzanforderungen dar. Im Normalfall werden dabei die Hohlräume in integrierten und abgehängten Decken sowie Systemböden nicht vom Raum getrennt betrachtet. Dies führt dazu, dass die innen liegende Stahlkonstruktion für das Brandszenario des Gesamtraums zu bemessen ist.
Basierend auf der Brandlast von elektrischen Kabeln und Leitungen sowie den typischen Randbedingungen in den Hohlräumen wird daher das Naturbrandszenario “Brand im Hohlraum” aus kleinmaßstäblichen Brandversuchen entwickelt. Schlussendlich stellt diese Naturbrandkurve damit eine Möglichkeit zu einer realitätsnahen Bemessung der stählernen Tragkonstruktion dar. Neben dieser Betrachtung ist es erforderlich, den Einfluss von durchdringenden Installationen bei einer Brandbeanspruchung durch die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) auf die Temperaturentwicklung in den Hohlräumen zu beurteilen. Dabei ist insbesondere von Interesse, inwieweit aufgrund eines Brands im Raum ebenfalls ein Brand im Hohlraum ohne Abschottung entsteht. Dies wird anhand von zwei Großbrandversuchen mit abgehängten Decken und Systemböden mit unterschiedlichen Größen und Positionen von Öffnungen unter der Einwirkung der ETK untersucht. Es zeigt sich, dass fehlende Abschottungen bis zu einem gewissen Grad nicht zu einem Brand im Hohlraum führen.

Determining a natural fire curve for fire in suspended ceilings and raised floors as well as determining the effect of imperfect seals of installations through ceilings or floors
An integration of flammable installations of the building services within hollow spaces of steel-concrete-composite slabs poses a problem for the unprotected construction regarding the fire protection requirements. In normal cases, such spaces in integrated slab systems, suspended ceilings and raised floors are not designed separately from the room. This leads often to an unfavourable design of the inner steel construction due to the room requirement.
From small-scale fire tests, a natural fire scenario called “Fire in hollow spaces” is developed based on fire loads of electrical cables and typical boundary conditions of hollow spaces. Conclusively, this natural fire curve can provide a realistic design of the load-bearing steel structures. However, the effect of fire resistant seal of penetrating installations for a fire in room according to ISO fire curves on the temperature distribution in the hollow spaces needs to be considered. Especially interesting is also to what extent a fire in room will causes a fire in hollow spaces without seals. The results are based on two large-scale fire tests using ISO fire curve with different openings' sizes and locations in panels. Conclusively, a certain degree of imperfect seals will not lead to a fire in hollow spaces.

Der steigende Einsatz von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (Wood Plastic Composite, WPC) erfordert das Wissen um seine spezifischen Eigenschaften, insbesondere dem Brandrisiko. Dabei können Flammschutzmittel die Entflammbarkeit, Wärmeabgabe und die Brandausbreitung des Materials verringern. Deshalb sind der gezielte und effiziente Einsatz und die Kenntnis über die Wirkungsweise der Flammschutzmittel im WPC für den Brandschutz von enormer Bedeutung. Dazu gehört auch die Rauchentwicklung im Brandfall. Rauch beeinflusst aufgrund seiner Toxizität und seiner Sichttrübung die Fluchtmöglichkeit der betroffenen Personen. In der Rauchkammer nach ISO 5659-2 wird die Rauchentwicklung von flachen Werkstoffproben ermittelt. Die Rauchgastoxizität bzw. die Rauchgaszusammensetzung wird mithilfe der FTIR (Fourier Transformierte Infrarot)-Spektroskopie ermittelt. Frei werdende Partikel schädigen die Atemorgane und beeinflussen damit auch die Fluchtfähigkeit von Personen im Brandfall. Aussagen zur Partikelemission können mithilfe eines an die Rauchkammer gekoppelten Partikelanalysators getroffen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene flammgeschützte WPC-Systeme hinsichtlich ihres Rauchverhaltens in der Rauchkammer untersucht. Die Ergebnisse zu emittierten toxischen Gasen, Partikeln und zur Rauchentwicklung werden vorgestellt und in Abhängigkeit von den eingesetzten Flammschutzmitteln im WPC diskutiert.

Wood plastic composites: How do flame retardant influence the smoke gas composition in case of fire?
The increasing use of wood plastic composites (WPC) requires knowledge of its specific properties, in particular the risk of fire. Flame retardants can reduce the flammability and fire propagation of the material. Therefore, the efficient use and knowledge about the mechanism of flame retardants in WPC is of enormous importance for fire safety. This includes the smoke in case of fire. The smoke affects the escape time of persons who are exposed to it due to the smoke toxicity, light absorption and scattering properties. The specific optical density of smoke gases of WPC samples was determined by measuring the light transmission in the smoke density chamber according to ISO 5659-2. To evaluate toxicity, qualitative and quantitative determinations of the smoke gas composition are obtained by applying FTIR spectroscopy (Fourier Transform Infrared Spectroscopy). To determine the particle emission, a particle analyser was coupled with the smoke density chamber. In this work different flame retardants were investigated regarding their mode of action depending on the type, amount and combination of flame retardants. The results of emitted toxic gases and particles are presented and discussed in the view of the used flame retardants in WPC's.

Die Brandschutzbemessung von Betonbauteilen unter Anwendung des “heißen” Eurocode 2 mithilfe numerischer Berechnungen findet immer mehr Einzug in die Praxis. Ein wesentlicher Bestandteil einer solchen Bemessung besteht aus der Ermittlung der Querschnittstemperaturen der Bauteile unter transienter Brandbeanspruchung. Zur Ermittlung dieser Temperaturen beinhaltet die DIN EN 1992-1-2 temperaturabhängige Verläufe für die thermische Leitfähigkeit von Beton. Der nationale Anhang der DIN EN 1992-1-2 regelt für Deutschland, dass bei der Bemessung die sogenannte obere Grenzwertfunktion der thermischen Leitfähigkeit anzuwenden ist.
Thermische Analysen unter Ansatz dieser Grenzwertfunktion haben jedoch gezeigt, dass bei der Bewertung des Raumabschlusskriteriums von beflammten Bauteilen zu konservative Ergebnisse erzielt werden, die nicht mit den tabellierten Mindestdicken nach Abschnitt 5 DIN EN 1992-1-2, für die das Raumabschlusskriterium als eingehalten gilt, übereinstimmen. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz für die thermische Leitfähigkeit von Beton vorgestellt, der anhand von numerischen Vergleichsrechnungen zu ausgewählten experimentell bestimmten Temperatur-Zeitkurven überprüft wurde. Hierzu wurden 15 Versuche an Wand-, Decken- und Stützenprüfkörpern herangezogen, die am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig und im europäischen Ausland durchgeführt wurden.

New approach on thermal conductivity of concrete in case of fire
The design of concrete elements in case of fire by using fire safety engineering methods as described in Eurocode 2 is getting more and more common practice. An essential step within this calculation is to determine the cross-sectional temperature under transient thermal stress. DIN EN 1992-1-2 provides temperature-dependent curves for the thermal conductivity of concrete. As regulated by the national annex of DIN EN 1992-1-2 the so-called upper limit function of thermal conductivity has to be used in Germany.
Thermal calculations using this limit function lead to results, for which the insulation criterion in case of fire is not complied with the tabulated minimum thicknesses of section 5 in DIN EN 1992-1-2. This paper presents a new approach on thermal conductivity of concrete, which was verified by comparison of numerical calculations to experimental determined temperature-time curves. Experimental data of 15 different tests on wall, ceiling and column specimens, carried out at Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety (iBMB) of TU Braunschweig and furthermore European Institutes, was used.

Entscheidend für die Tragfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und die Gestaltung von schlanken Konstruktionen aus Holz- oder Faserverbundkunststoffen (FVK) sind i. d. R. die Verbindungen. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Verbindungskonzept für Stabwerkskonstruktionen aus Holz- oder FVK vorgestellt. Eine wichtige Eigenschaft dabei ist eine reversible Montagemöglichkeit. Ein weiterer Vorteil ist die Weiterleitung hoher Beanspruchungen ohne Querschnittsvergrößerungen. Das Konzept basiert auf einer formschlüssigen Kraftübertragung durch Verzahnung in Kombination mit GFK-bewehrtem Polymerbeton. Der Werkstoff ermöglicht aufgrund seiner exzellenten Verbundeigenschaften mit Holz und FVK, seiner Tragfähigkeit sowie seiner freien Formbarkeit die Entwicklung einer vollständig neuartigen Verbindungstechnologie. Am Beispiel eines biegesteifen Längsstoßes werden die Potenziale und Herausforderungen der neuen Bauweise in Hinblick auf Detailentwicklung und Analyse aufgezeigt und diskutiert. Für den neuartigen, kaltvergossenen Verbindungsknoten erfolgten umfangreiche numerische und experimentelle Traglastuntersuchungen, die hier vorgestellt werden. Ebenfalls dargestellt werden Ansätze einer computergestützten Geometriegenerierung und Fertigung des Knotens (Rapid Prototyping) sowie weitere Entwicklungsstrategien für das Gesamtkonzept.

New connection design with reinforced polymer concrete for FRP and timber
Decisive for the load bearing capacity, economic efficiency and the design of slender timber constructions or fiber-reinforced plastics (FRP) are usually the joints. This paper presents a novel connection concept for timber framework constructions. An important feature is a reversible assembly option. Another advantage is the transmission of high stresses without cross-sectional enlargements. The concept is based on a force transmission through interlocking of toothes in combination with GRP reinforced polymer concrete. Due to its excellent bonding properties with wood and FRP, its load capacity and its free formability, the material enables the development of a completely new joining technology. Using the example of a rigid longitudinal joint, the potentials and challenges of the new construction method with regard to detail development and analysis are demonstrated and discussed. For the novel, cold-cast connection node extensive numerical and experimental load tests will be presented. Also presented are approaches of a computer-aided geometry generation and production of the node (rapid prototyping) as well as further development strategy for the overall concept.

Polymerbeton stellt, analog zum klassischen zementgebundenen Beton, ein heterogenes Gemisch aus Zuschlag und Bindemittel dar. Eine Substitution des Zements durch Epoxidharz hat tiefgreifende Auswirkungen auf die mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie auf Herstellungsprozesse. Aufgrund seiner hohen Druck- und Zugfestigkeit, guten chemischen Beständigkeit, seines guten Haftverbunds auf unterschiedlichsten Werkstoffen und seiner kurzen Erhärtungszeit wird Polymerbeton bisher vorwiegend für Reparaturen von Normalbetonen und bei aggressiven Umweltbedingungen eingesetzt. Notwendige bauaufsichtliche Zulassungen beschränken sich meist auf Druckbeanspruchungen im Polymerbeton oder exakte Bauteilspezifikationen. Die hier vorgestellte Forschung beschäftigt sich mit dem Einsatz von GFK-bewehrtem Polymerbeton zur Herstellung kaltgegossener lösbarer Verbindungsdetails in stabförmigen Tragwerken aus schlanken Holz- oder faserverstärkten Kunststoff-Querschnitten. In diesem Beitrag werden zunächst neue Forschungsergebnisse zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von bewehrtem und unbewehrtem epoxidharzbasiertem Polymerfeinbeton vorgestellt. Basierend auf Druckversuchen an Prismen werden die Eigenschaften unterschiedlicher epoxidharzbasierter Polymerbetone in Abhängigkeit von den Komponenten Zuschlag, Bindemittel und Luftporengehalt dargestellt. Im Anschluss werden die mechanischen Eigenschaften unter Zug und Biegung präsentiert. Darüber hinaus wird ein Materialmodell zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Polymerbetonen basierend auf der Zusammensetzung des Polymerbetons vorgestellt.

New results for epoxy resin based polymer fine concrete with and without GFRP reinforcement
Similar to cement-bound concrete, polymer concrete is a heterogeneous mixture of aggregate and matrix. A substitution of the cement by epoxy has major effects to the mechanical and chemical properties as well as the manufacturing process. Based on its high load capacity under compression and tensile, good chemical resistance, good bond with many materials and short curing time, polymer concrete is used mainly for cement concrete repair and in highly aggressive environment. Technical approvals for polymer concrete are usually limited to compression stresses or limited structural specifications. The ongoing research aim to a cold-cast detachable connection in rod constructions made of slender timber or GFRP sections. This paper presents properties of unreinforced and reinforced polymer fine concrete based on epoxy. Based on several tests, the properties of different polymer fine concrete and the qualitative influence of the main components aggregate, matrix and air pores are shown. The mechanical properties under bending are presented in the second part. Furthermore, a material model for determining the modulus of elasticity of polymer concrete based on the composition of the polymer concrete is presented.

Die Bedeutung von Robotersystemen in der Bauwerkserstellung wird künftig stetig zunehmen. Das zeigt sich u. a. an den zunehmenden Pressemeldungen über erfolgreiche Bauvorhaben und der steigenden Anzahl an verfügbaren Systemen. In diesem Artikel wird untersucht, wo die spezifischen Stärken und Schwächen einzelner Robotersysteme liegen. An der Universität Duisburg-Essen wird derzeit am Einsatz von Seilrobotern im Mauerwerksbau geforscht. Der vorliegende Artikel präsentiert erste Ergebnisse der Versuchsreihen am Seilroboter. Grundlage bilden die gewonnenen Erkenntnisse sowie die Auswertung vorhandener Literatur und die Sichtung von aktuellem Videomaterial. Ein Ergebnis ist, dass jedes Robotersystem spezifische Stärken und Schwächen aufweist und der Seilroboter gut im Mauerwerksbau eingesetzt werden kann. Es zeigt sich, dass die Kombination und Parallelfertigung mit verschiedenen Robotersystemen langfristig die gefundenen Schwächen einzelner Systeme ausgleichen kann.

Investigation of robot systems in masonry construction
The relevance of robot systems in building construction will increase in the future. This can be seen, among other things, in the number of press releases about successful construction projects and the increasing number of presented systems. This article examines the specific strengths and weaknesses of different robot systems. The University of Duisburg-Essen is researching the use of cable robots in brickwork construction. This article presents the first results of a series of tests on this cable robot. It is based on the obtained knowledge, the review of existing literature and the analysis of video material. One result is that each robot system has specific strengths and weaknesses and the cable robot can be applied in masonry construction. It has been shown that the combination and parallel production with different robot systems can compensate for the weaknesses of other systems in the long term.

Thermisch gebogene Gläser bieten im Bauwesen, aber auch im Fahrzeugbau und anderen Branchen, eine Vielzahl neuer gestalterischer Möglichkeiten. Allerdings fehlt bisher eine standardisierte Methode zur Ermittlung der Festigkeit von gebogenem Glas, welche das spröde Materialverhalten des anspruchsvollen Baustoffs berücksichtigt. Mittels einer umfangreichen experimentellen und numerischen Studie wurde ein solches Verfahren entwickelt und soll nunmehr in einem zweiteiligen Beitrag vorgestellt werden. Im ersten Teil wird das experimentelle Versuchsprogramm zur Ableitung eines Vierpunkt-Biegeversuchs als Erweiterung der bestehenden Flachglasprüfung dargelegt. Dabei wurde aus einem weit variierten Versuchsspektrum mit 363 Prüfkörpern ein Anwendungsbereich festgelegt, der grundlegend erfasst, welche Geometrien geprüft werden können. Mit den ermittelten Beziehungen zwischen Prüfkraft und Verzerrung der Glasoberfläche wird anschließend die Validierung des numerischen Modells beschrieben. Dabei werden insbesondere die spezifischen Anforderungen an eine geometrisch nichtlineare, numerische Versuchsmodellierung diskutiert. Auf dieser Grundlage wird im zweiten Teil des Beitrags das Effektivspannungskonzept eingeführt und ein normreifes Prüfkonzept vorgestellt.

Four-point bending-test for thermally curved glass - part 1: experimental and numerical investigations
Thermally curved glass provides advanced design areas in civil engineering as well as in vehicle construction and other industries. However, there is no standardised method for testing the bending strength of curved glass which takes into account the material behaviour of glass as a brittle construction material. Such a method was developed by an extensive experimental and numerical study and is now presented in a two-part article. In its first part, this article presents an experimental programme in order to derive a four-point bending test as an expansion of the existent plate glass test. Out of a widely varied testing range of 363 specimens, one field of application will be decided on in order to find out which geometries can be tested. A numerical model will be validated with the aid of the resulting relation between the test force and the distortion of the glass surface. In particular, the specific requirements will be discussed for a geometric, non-linear, numerical test model. Based on that, the concept of effective stress and a test concept - which is ready for standardisation - are presented in the second part of this article.

Nachdem aus dem ersten Teil des Beitrags ein validiertes, numerisches Modell für das Tragverhalten zylindrisch gebogener Gläser im Vierpunkt-Biegeversuch hervorging, zeigt dieser zweite Teil die Entwicklung eines Prüfverfahrens. Dabei wird die bestehende Methode zur Flachglasprüfung um die Möglichkeit erweitert, auch gebogene Prüfkörper mit konstantem Biegeradius in drei Spannweiten und zwei Prüfkörperbreiten zu prüfen. Die Bruchspannung im Versuch wird in der Anwendung einzig aus der Bruchlast ermittelt, wobei das geometrisch nichtlineare Verhalten der Prüfkörper, die inhomogene Hauptspannungsverteilung auf der Glasoberfläche sowie das probabilistische, spröde Materialverhalten berücksichtigt werden. Dieser Beitrag ist bereits in Anlehnung an eine Prüfnorm strukturiert und zeigt umfängliche Ergebnisse auf. Wesentlich ist die Einführung in das Effektivspannungskonzept, um die resultierenden Spannungsverläufe entlang der Glaskante und auf der Glasfläche zu analysieren und daraus Korrekturfaktoren für die Auswertung zu generieren. Ein Beispiel erläutert anschließend die Anwendung des Verfahrens auf Basis der linearen Balkentheorie und die Nutzung neu bestimmter Korrekturfaktoren für gebogenes Glas. Die Ergebnisse werden derzeit in einem Entwurf innerhalb der Normreihe EN 1288 diskutiert und sollen in absehbarer Zukunft bestehende Anwendungshindernisse thermisch gebogener Gläser zugunsten einer organischen und transparenten Architektur abbauen.

Four-point bending test for thermally curved glass - part 2: basics for testing methodology
After a validated numerical parameter study about the load-bearing behaviour of cylindrically curved glass resulted in a four-point bending test in the first part of this article, the second part shows the development of a testing method. The procedure enables the existent method for testing plate glass to also assess curved specimens with a constant bending radius in three span lengths and two specimens width. In the test, the failure stress will solely be derived from the failure load. In doing so, the geometric, non-linear behaviour of the specimens will be taken into account as well as the inhomogeneous principal stress distribution on the glass surface and the probabilistic brittle material behaviour. This article is already structured on the basis of a standardisation and shows comprehensive results. The introduction of the concept of effective stress is essential in order to analyse the resulting stress distribution along the glass edge and on the glass surface and to generate correction factors for the evaluation. One example illustrates the application on basis of the linear beam theory and the usage of newly-defined correction factors for curved glass in order to show applicability. The results are currently under review as part of the EN 1288 standard. They are supposed to facilitate the application of thermally curved glass for an organic and translucent architecture in the near future.

Leichtbau ist geprägt von seiner filigranen Tragstruktur, die sich durch eine Vielfalt von grazilen Formen und organisch wirkenden Freiformflächen auszeichnet. Moderne CAD-Systeme nutzen NURBS (Non-uniform rational B-Splines), um die Formsprache des Leichtbaus dem Computer zugänglich zu machen.
Die isogeometrische B-Rep-Analyse (IBRA) verwendet NURBS für das Lösen strukturmechanischer Probleme. Durch die Nutzung der gleichen geometrischen und topologischen Beschreibungen wird der kontinuierliche Datenaustausch zwischen CAD- und Analyse-Software vereinfacht.
Die einheitliche Modellbeschreibung begünstigt parametrische Entwurfsprozesse. Vorteile ergeben sich auch dort, wo die Ergebnisse einer Analyse wieder in das CAD übertragen werden sollen; beispielsweise bei einer Baufortschrittsmodellierung oder einer Formfindung, wenn es darum geht, die berechneten Geometrien erneut in den Entwurfsprozess einzubinden und mit ihnen weiterzuarbeiten. Im Hinblick auf biegeaktive Strukturen spielen die Glattheit der Modellgeometrie und die Abbildung ihrer Verformung eine bedeutende Rolle. Durch die Verwendung von NURBS ist dies gegeben.
Dieser Beitrag soll eine kurze Einführung in IBRA geben und die Vorteile anhand zweier Beispiele zeigen.

CAD integrated analysis for the design process
Lightweight structures are characterized by their delicate supporting structures, featuring a variety of graceful shapes and organically appealing free-form surfaces. Modern CAD systems use NURBS (Non-uniform rational B-Splines) to access the geometric language of lightweight structures with the computer.
Isogeometric B-Rep analysis (IBRA) uses NURBS to formulate structural problems. Using the original geometric and topological information is beneficial for the data exchange between CAD and structural analysis.
A uniform model description facilitates parametric design. Whenever the solution of an analysis must be forwarded to CAD, advantages appear. Form-finding and construction staging are examples where the generated geometry must be considered for further design steps.
Regarding bending-active structures, the smoothness of a model's geometry and the representation of its deformation is of great importance. NURBS enable this smoothness.
This article introduces the method and shows its advantages with two selected examples.

Ein Schema zum Nachweis der inneren Tragfähigkeit von unbewehrten Stabilisierungssäulen auf der Basis von Schiefstellungen in Anlehnung an das Berechnungsschema der DIN EN 1992-1 wurde vom Verfasser in der Bautechnik 90 (2013) vorgestellt. Um die Anwendung dieses Nachweises zu vereinfachen, wurde eine Vielzahl von Vergleichsberechnungen für verschiedene Arten von Stabilisierungssäulen durchgeführt. So war es möglich, einfache Bemessungskurven für horizontal unverschieblich gehaltene Tragsysteme zu entwickeln, die den Aufwand für diesen Nachweis erheblich verringern.

Simplified proof of the internal bearing capacity of rigid inclusions in soil
A scheme for proving the internal load bearing capacity of non-reinforced pile-like support elements on the basis of inclinations based on the calculation scheme of DIN EN 1992-1 was presented by the author in Bautechnik 90 (2013). In order to simplify the application of this proof, a large number of comparative calculations were carried out for various currently customary production methods. So it was possible to develop a simple design curve for horizontally non-sway support structures, which reduces the effort for this proof significantly.

Weltweit ist Stahlbeton der meist angewendete Baustoff im Bauwesen. Grundlage einer qualitativ hochwertigen und effizienten deterministischen Analyse ist die nichtlineare numerische Modellierung. Aus der Vielzahl der aktuellen Entwicklungen ist die Beschreibung der Betoncharakteristiken mit dem Microplane-Modell ausgewählt. Die wesentlichen Aspekte und Vorteile der Vorgehensweisen werden vorgestellt und an sehr anschaulichen praktischen Beispielen gezeigt. Die Implementierung der Modelle in kommerzielle Programme ist weit vorangeschritten, sodass eine breite Nutzung zukünftig möglich sein wird. Der vorliegende Beitrag wurde am 19. Okt. 2018 im Rahmen des 22. Dresdner Baustatik Seminars präsentiert.

On the development of the microplane model for the numerical analysis of concrete structures
Reinforced concrete is the most widely used building material in the construction industry worldwide. The contribution deals with the efficient and realistic numerical simulation and, thus, the quality of nonlinear deterministic numerical modeling. From the large number of current developments, the advances in the description of concrete characteristics with the microplane model are selected. The essential aspects and advantages of the procedures are presented and shown in very descriptive practical examples. The implementation of the model in commercial programs is well advanced, so that widespread use will soon be possible.

Bereits im Jahr 1971 leistete SCHUBERT einen ersten Beitrag zur Berücksichtigung von Risiken in der Bauprojektabwicklung und führte zudem erste Elemente des heutigen Risikomanagementprozesses in der deutschsprachigen baubetriebswirtschaftlichen Literatur ein. Mittels empirischer Untersuchung zur Eintrittswahrscheinlichkeit und Kostenhöhe bei Risikoeintritt von Einzelrisiken traf SCHUBERT dabei u. a. Aussagen zur Bedeutung der Einzelrisiken in Abhängigkeit von der Höhe der Risikokosten. Nach über 40 Jahren sind inzwischen andere Ergebnisse bei der Risikobewertung zu erwarten. In der aktualisierten Studie für Projekte des Hoch- und Ingenieurhochbaus mit einer Projektbauleistung ≤ 2,5 Mio. Euro bei Einheitspreisverträgen unter Vereinbarung der VOB/B werden zuerst die veränderten Risikobewertungen der Einzelrisiken aufgezeigt; hervorzuheben ist, dass die Summe der ermittelten Risikokosten der Einzelrisiken mit der von SCHUBERT übereinstimmt. Des Weiteren wird durch eine Veränderung von Merkmalsausprägungen (Antwortmöglichkeiten) der Eintrittswahrscheinlichkeiten und Kostenhöhen bei Risikoeintritt festgestellt, dass die Risikokosten der Bauprojektabwicklung sogar deutlich höher liegen. Die aktualisierten Ergebnisse können Auftragnehmern als erste Orientierungshilfe für die Ermittlung von Risikokosten in der Angebotskalkulation dienen.

Calculation of the risk costs in construction projects - actualization of Schubert's study from 1971
As early as 1971, SCHUBERT made a first contribution to the consideration of risks during the execution of building projects. In addition to that he was first to introduce elements of the risk management process to the construction management literature in Germany. By the use of an empirical study of the probability of occurrence and the cost amount by occurrence of risks, SCHUBERT made among others a statement about the importance of the risks depending on the amount of the risk costs. More than 40 years later other results of the risk assessments are to expect. In an updated study for building construction projects with a construction output ≤ 2, 5 million euros and unit price contracts applying the VOB/B primarily the altered risk assessments are shown; it needs to be emphasized that the sum of the determined risk costs correspond to SCHUBERT's results. Furthermore, with a variation of the characteristic attributes (response options) of the probability of occurrence and the cost amount by occurrence of risks it can be displayed, that the risk costs during the execution of building projects are considerably higher. The updated results may serve as a benchmark for contractors during the determination of the risk costs in the tender calculation.

Im Zuge eines AiF-Forschungsprojekts (IGF-18629) zur Ermüdung von Aluminiumkonstruktionen im Kurzzeitfestigkeitsbereich, d. h. wenige Lastwechsel bei hoher Spannungsschwingbreite, wurde am Lehrstuhl für Metallbau der TU München die Datengrundlage der DIN EN 1999-1-3 zum Großteil rekonstruiert. Ziel war es, die Versuchshintergründe zu den Kerbdetails und ihren Bemessungslinien neu zu organisieren und für eine statistische Auswertung aufzubereiten. Die ursprüngliche Datenbank ALFABET aus dem Jahr 1990 war nicht mehr lauffähig und wurde dementsprechend lange nicht mehr gepflegt. Die original implementierten Versuchsdaten lagen aber noch auszugweise in damals exportierten Formularen vor. Auf dieser Basis wurde die Datenbank ALFABET 2.0 neu erstellt und mit weiteren Versuchsdaten ergänzt. Aktuell stehen ca. 2 500 Ermüdungsversuche zu Grundmaterial, Verbindungen und Trägerversuchen aus dem Zeitraum 1960-2018 zur Verfügung. Der Schwerpunkt von damaligem und heutigem Aufbau der Datenbank liegt vor allem auf der Beurteilung des Einflusses von Kerben und der Mittelspannung auf die Ermüdungsfestigkeit. Die möglichst breit angelegte Versuchsbasis dient letztlich zur Ableitung von normativ abgesicherten Bemessungslinien.

ALFABET 2.0: data basis of DIN EN 1999-1-3
Within an AiF research project (IGF-18629) about low cycle fatigue of aluminum structures, the Chair of Metal Structures at the Technical University of Munich reconstructed parts of the data base of DIN EN 1999-1-3. The objective was, to get a compendium of fatigue tests for statistic evaluation of the experimental background of structural details and design lines. The original data base from 1990 did not run any more on contemporary hardware and respectively wasn't maintained any more. However, the original test data sheets were still available in exported forms from the data base. On that basis the new databank ALFABET 2.0 was built, completed with new data and currently provides approximately 2 500 fatigue tests on basic material, joints and full-beam tests from the period 1960-2018. In the foreground of the former and present structure of the database is the evaluation of the influence of notches and the mean stress on the fatigue strength, which is to serve by a broad test basis for the derivation of fail-safe design lines.

Die Höhe der Risikokosten eines Bauprojekts hängt von einer Vielzahl von Projektkenngrößen ab, u. a. von der Höhe der Projektbauleistung. Daher werden in dieser Studie Risikokosten von 26 Einzelrisiken für drei projektbauleistungsabhängige Kategorien (< 200 000 , 200 000-1 000 000 sowie 1 000 000-2 500 000 Projektbauleistung) für Projekte des Hoch- und Ingenieurhochbaus bei Einheitspreisverträgen unter Vereinbarung der VOB/B betrachtet. Durch eine deterministische Risikokostenberechnung konnte festgestellt werden, dass sowohl die Höhe als auch die Rangfolge der Einzelrisiken in Abhängigkeit von der Projektbauleistung variiert. Die Höhe der Risikokosten steigt zwar prinzipiell mit zunehmender Projektbauleistung, ist jedoch bei Projektbauleistungen zwischen 200 000 und 1 000 000 prozentual am höchsten.
Darüber hinaus wird eine stochastische Risikokostenberechnung mittels Monte-Carlo-Simulation für die drei projektbauleistungsabhängigen Kategorien durchgeführt. Dadurch können die Bandbreiten der Risikokosten dargestellt werden. Eine durchschnittliche Betrachtung der drei Kategorien hat ergeben, dass die Risikokosten - ohne Berücksichtigung von Chancen - mit 90 %iger Wahrscheinlichkeit in einer Brandbreite von 2, 71-8, 67 % der Projektbauleistung liegen. Die Ergebnisse unterstützen den Auftragnehmer, die Risikokosten bereits in der Angebotskalkulation nach Marktlage, unternehmensspezifischer Risikobereitschaft und strategischen Überlegungen zu bestimmen.

Stochastic calculation of risk costs in construction projects during cost estimation
The amount of risk costs of construction projects depends on various project parameters, among others on the construction output. Therefore, in this study the amounts of risk costs of 26 risks are determined for three categories of construction output (< 200 000 , 200 000-1 000 000 and 1 000 000-2 500 000 construction output). Only building construction projects with a construction output ≤ 2 500 000 and unit price contracts applying the VOB/B are considered. By the use of a deterministic risk cost calculation it was shown that both, the amount of the risk costs and the order of priority of the risks vary, depending on the amount of the construction output.
Furthermore, a stochastic risk cost calculation applying the Monte Carlo Method is used to reveal the range of risk costs depending on the construction output. Through the consideration of the average of the three categories it can be pointed out that the risk costs - without taking chances into account - range between 2.71 and 8.67 % of the construction output. The results facilitate the contractor during the tender calculation to determine the amount of risk cost depending on the market situation, the company-specific risk disposition as well as strategic considerations.

Das tatsächliche Sicherheitsniveau bei der Ermüdungsbemessung von druckschwellbeanspruchtem Beton ist derzeit unbekannt. Für die Ermüdungsnachweise werden Sicherheitsbeiwerte verwendet, die aus der statischen Bemessung übernommen wurden, und weitere, teilweise nicht wissenschaftlich begründete Sicherheitselemente implementiert. In diesem Beitrag werden Sicherheiten in aktuellen Nachweiskonzepten nach DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) und fib Model Code 2010 diskutiert und Entwicklungspotenziale aufgezeigt. Außerdem werden Ergebnisse bestehender Ermüdungsuntersuchungen stochastisch ausgewertet und mit Wöhlerlinien nach fib Model Code 2010 verglichen. Die vergleichenden Untersuchungen deuten auf ein höheres Sicherheitsniveau des Ermüdungswiderstands im Vergleich zur statischen Bemessung hin.

Concrete fatigue - safety and development potential of current design concepts
The safety level for the fatigue design of concrete under compression is currently unknown. This is the result of safety factors taken from the static design and other safety elements, which are in some cases not scientifically justified. In this paper, the safety aspects of current fatigue design concepts according to DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) and fib Model Code 2010 are discussed and potentials for further developments are shown. In addition, results of existing fatigue tests are evaluated stochastically and compared with S-N curves according to fib Model Code 2010. The comparative investigations indicate a higher safety level of the fatigue resistance compared to the static design.

Die Abwicklung aller Prozesse im Lebenszyklus eines Bauwerks unter Zuhilfenahme eines digitalen Gebäudemodells ist vor allem im europäischen Raum untrennbar mit dem Begriff Open BIM verbunden. Durch die in Mitteleuropa vorhandene heterogene Softwarelandschaft entstehen Probleme im Datenaustausch, wofür prinzipiell zwei Lösungsansätze zur Verfügung stehen. Zum einen ist dies die Abwicklung von Projekten in einer Closed-BIM-Herangehensweise und zum anderen die Anwendung von Open BIM, wofür herstellerneutrale Dateiformate und Datenstrukturen erforderlich sind.
Dabei gilt das Format IFC als Stand der Technik. Jedoch werden dort nicht alle sogenannten Merkmale von Bauteilen, welche hauptsächlich deren Qualitäten definieren, abgebildet. Der wesentliche Punkt im Datenaustausch ist die Vereinheitlichung dieser Merkmale - also die Bereitstellung einer auch international “gemeinsamen Sprache” durch die Anbindung an das buildingSmart Data Dictionary. Aus diesem Grund wurde das Konzept des Merkmalservers entwickelt. Auf diesem können alle entsprechenden Eigenschaften, Einheiten, Bemessungen etc. gespeichert und mit einem maschinenlesbaren Code versehen werden.
Um die Anwendungsmöglichkeiten und auch den Bedarf an Merkmalen zu demonstrieren, wird ein idealtypischer BIM-Prozess entlang der Wertschöpfungskette Bau dargestellt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Funktionen und die Möglichkeiten eines Merkmalservers gelegt. Die Umsetzung dieses Konzepts wird anhand des in den Forschungsprojekten freeBIM entwickelten Merkmalservers und den im Zuge dessen implementierten Softwaretools aufgezeigt.
Das Konzept des Merkmalservers leistet einen wesentlichen Beitrag zur Optimierung des Open-BIM-Prozesses, erfordert jedoch eine gemeinsame und abgestimmte Herangehensweise sowohl im nationalen als auch internationalen Kontext.

Propertyserver in the Open BIM process
The handling of all processes in the life cycle of structures with the aid of a digital building model is inseparably linked with the term Open BIM, especially in Europe. For this reason, the heterogeneous software landscape existing in Central Europe creates problems in data exchange, for which there are basically two approaches for a solution available. On the one hand this is the handling of projects in a closed-BIM approach and on the other hand the use of Open BIM, for which manufacturer-neutral file formats and data structures are required.
The IFC format is the state of the art. However, not all so-called characteristics of components, which mainly define their qualities, are mapped there correctly. The essential point in data exchange is the standardization of these features - to speak “a common language”. For this reason, the concept of the property server was developed. On this server all corresponding properties, units, measurements, etc. can be stored and provided with a machine-readable code.
In order to demonstrate the application possibilities and the need for features, an ideal-typical BIM process along the construction value chain is presented. Special attention is paid to the functions and possibilities of a propertyserver. The implementation of this concept is shown by means of the propertyserver developed in the research project freeBIM and the software tools implemented in the course of this server.
The concept of a propertyserver makes an essential contribution to the optimization of the Open BIM process, but requires a common and coordinated approach both in the national and international context.

Die Bauindustrie zählt zu den größten Verbrauchern von Rohmaterialien und ist für 40 % des CO2-Ausstoßes verantwortlich, was eine dringende Optimierung im Sinne der Nachhaltigkeit notwendig macht. Die Steigerung von Recyclingraten in der Baubranche ist daher eine der Hauptstrategien der EU, um den Ressourcenverbrauch sowie die ökologischen Einflüsse und Energieverbräuche zu minimieren. Um effizientes Recycling zu erreichen, ist detailliertes Wissen über die Baubestände und die eingebauten Materialien notwendig, welches meistens nicht vorhanden ist. In diesem Beitrag wird das Konzept des materiellen Gebäudepasses (MGP) präsentiert, welcher für die Evaluierung des Recycling-Potenzials sowie der ökologischen Einflüsse konzipiert ist. Zudem beinhaltet der MGP alle im Gebäude enthaltenen Materialien sowie ihre Eigenschaften und dient als Optimierungswerkzeug in frühen Planungsphasen. In ihrer Forschung haben die Verfasser einen BIM(Building Information Modeling)-basierten MGP für die Optimierung der Planung bezüglich Ressourceneffizienz und ökologischem Fußabdruck erstellt. Dabei wurden die Struktur und die Methode für den MGP sowie der Workflow für die semiautomatisierte Generierung entwickelt und anhand eines Use Case verifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die entwickelte Methode für die MGP-Generierung sehr gut für die Evaluierung der in Gebäuden eingebauten Materialien eignet. Der MGP stellt zudem ein wichtiges Entscheidungswerkzeug in frühen Planungsphasen dar.

The BIM-based Material Passport as optimization tool
The construction sector ranks among the biggest consumers of raw materials and is responsible for 40 % of CO2-emissions, which requires an urgent optimization in terms of sustainability. Maximizing the recycling rates in the construction sector is therefore one of the main strategies of the EU for minimizing the resources consumption as well as the ecological impacts and energy consumption. For enabling efficient recycling, detailed knowledge about the existing stocks and embedded materials is crucial, which is usually not available. In this article the concept of the Material Passport (MP) is presented, which is conceptualized for the evaluation of the recycling potential as well as the ecological impacts. Moreover, the MP consists of all materials as well as their properties and serves as optimization tool in early design stages. In our research a BIM-based MP for optimization of design regarding resources efficiency and ecological footprint was created. Thereby the structure and methodology for the MP as well as the workflow for the semi-automated generation were developed and verified through a use case. Results show, that the developed methodology for compiling the MP and for the evaluation of embedded materials in buildings works properly. Further, the MP represents an important decision tool in early design stages.

Building Information Modeling (BIM) ist einer der Treiber für die Digitalisierung der Bauwirtschaft. Dennoch bestehen vor allem bei Planungsbüros noch Vorbehalte gegenüber der BIM-Methodik.
Zur Untersuchung des Status quo der BIM-Anwendung in Planungsbüros wurde eine deutschlandweite Querschnittsstudie durchgeführt. Die Studienteilnehmer sind zunächst den drei Anwendergruppen “BIM-Anwender”, “BIM-Umsteiger” und “BIM-Nicht-Anwender” zugeordnet worden, um diese anschließend hinsichtlich ihrer Erfahrungen und Erwartungen bezüglich der BIM-Methodik zu befragen. Dabei werden u. a. die Vorteile der BIM-Methodik gegenüber der klassischen Planung und die Hemmnisse der BIM-Implementierung untersucht. Daraus lässt sich Handlungs- und Informationsbedarf für die erfolgreiche Verbreitung der BIM-Methodik herleiten.
Die Ergebnisse der Studie zeigen bspw. auf, dass die Verbreitung der BIM-Anwendung vom jeweiligen Leistungsbild der HOAI und der Bürogröße abhängt. Informationsbedarf seitens der BIM-Nicht-Anwender besteht in der Darstellung der Vorteile “Effizientere Kommunikation mit anderen Planern” und “Effizientere Ausführungsplanung”. Außerdem besteht auch Informations- und Handlungsbedarf bei der öffentlichen Hand zur Einführung eines “Effizienteren (digitalen) Baugenehmigungsprozesses”. Beispiele für Hemmnisse sind “Unzureichende BIM-Kompetenzen”, die “Fehlende BIM-Anwendung bei Projektbeteiligten” sowie der “Kosten- und Zeitaufwand zur BIM-Implementierung”.

Quantitative cross-sectional study of the BIM-application in planning offices - benefits and barriers of the BIM-implementation
Building Information Modeling (BIM) is one of the drivers of the construction industries digitalization. However, planning offices still express reservations about the BIM-method.
To determine the status quo of the BIM-application in planning offices, a cross-sectional study was accomplished. First, the study participants were dedicated to the three groups of “BIM-users”, “BIM-changers” and “BIM-not-users”. Afterwards they were questioned about their experiences and expectations regarding the BIM-method. Among others, the benefits of the BIM-method and the barriers of the BIM-implementation are examined. The need for action and the information demand for a successful BIM-application can be deduced.
The results of the study show exemplifying that the BIM-application depends essentially on the type of planning services (HOAI) and the size of the planning office. An information demand on behalf of the BIM-not-users is the demonstration of a more efficient communication among planning parties and the increasing efficiency during the execution drawings process. Furthermore, there is an urgent need for action and information demand in the public sector for the implementation of a more efficient (digitalized) building permit process. Examples for barriers of the BIM-implementation are the missing BIM-expertise among the employees and the expenditure of cost and time necessary to implement the BIM-method.

Diese Studie untersucht die baubetrieblichen und bauwirtschaftlichen Potenziale der Echtzeitmessung der Festigkeitsentwicklung von Beton für die Herstellung von Stahlbetondecken. Als Modellprojekt wird ein zehnstöckiges Hochhaus untersucht. Im ersten Schritt wird die Anwendung der Echtzeitmessmethodik für eine Ausführungsvariante des Projekts in Scheibenbauweise untersucht. Der starke Einfluss des Verhältnisses der Deckenausschalfristen zur Herstellungsdauer der vertikalen Stahlbetonrohbauelemente auf die Bauzeit veranlasst eine darauffolgende Analyse des Projekts in Skelettbauweise. Die Messung der Betonfestigkeiten bietet für die Scheibenbauweise die Möglichkeit, die Festigkeitsentwicklung über die Betongüte im Verhältnis zur Herstellungsdauer der Wände zu steuern sowie die Vorhaltemenge an Deckenschalungselementen zu halbieren und somit Kosten einzusparen. Sie bietet für die ausgeführte Scheibenbauweise aber nicht die Möglichkeit einer Reduktion der Bauzeit, weil die Deckenausschalfristen den kritischen Weg des Bauablaufs nicht beeinflussen. Jedoch ermöglicht eine Miteinbeziehung der Echtzeitmessung der Betoneigenschaften in den Entwurf der Rohbaustruktur eine Abstimmung der Deckenausschalfristen mit der Herstellungsdauer der vertikalen Tragkonstruktion im Sinne einer Bauzeitverkürzung. Somit kann für die Skelettbauweise zusätzlich zur Reduktion der Vorhaltemengen an Deckenschalelementen eine Reduktion der Gesamtbauzeit erzielt werden.

Operational and economic potentials by real-time measurement of concrete strength
This study analyzes the real-time measurement of concrete strength regarding its operational and economic potentials for the construction of reinforced concrete ceilings. As example project a ten-storey high-rise building is analyzed. As a first step the application of the real-time measurement methodology for the building executed as disk construction was examined. It can be seen that the ratio of ceiling stripping times to production times for vertical structure elements has a relevant influence on the overall construction time, wherefore the project is furthermore analyzed as skeleton construction. For the disk construction the measurement of the concrete strengths offers the possibility to set the concrete quality in relation to production times for walls as well as to halve the amount of ceiling formwork elements and thus to save costs. However, for the disk construction the methodology does not offer the possibility of construction time reduction, due to the fact that formwork stripping times do not affect the critical path of the construction process. However, involving real-time measurement of concrete properties into the design of the structure enables the adjustment of ceiling stripping times according to production times for vertical support elements. Thus, for the skeleton construction in addition to the reduced amount of required ceiling formwork elements a reduction of the total construction time can be achieved.

Die seismische Gefährdung in den nördlichen Niederlanden wird ausschließlich durch die induzierten Erdbeben infolge der Gasförderung verursacht. Im Feld Groningen hat sich die Erdbebenaktivität nachweislich erhöht. Die aus den registrierten Erdbeben abgeleiteten Magnituden-Häufigkeits-Beziehungen mussten infolge der Erdbebenaktivität mehrfach (nach oben) korrigiert werden. Zudem sind mit dem Magnitude ML = 3,4 Erdbeben vom 16. Aug. 2012 bei Huizinge Ereignisse ausgelöst worden, die die bisherigen Prognosen der max. zu erwartenden Bebenstärke übertreffen. Dies führte zur Entscheidung, an ausgewählten Standorten ein seismisches Monitoring-System (SMS) einzuführen und die induzierten seismischen Ereignisse in ihren Wirkungen und Kenngrößen zu dokumentieren bzw. die Datenbasis (Messdaten) in Richtung einer stationsbezogenen und standortspezifischen Datenbank zu erweitern.
Der Beitrag bezieht sich auf die herdnahen Messdaten von zwei Stationen und einen kontinuierlichen mehrjährigen Messzeitraum. Mit den registrierten Beben gelingt der Nachweis, in welcher Amplitudencharakteristik seismische Bodenbewegungen aufgetreten sind. Der Datengewinn ist so überzeugend, dass mit den gewonnenen Registrierungen frühzeitig standortspezifische Bodenbewegungsmodelle (Induced Ground Motion Prediction Equations, InGMPE) vorgelegt werden können. Mit ihnen können Horizontal- und Vertikalspektren für beliebige Szenarien prognostiziert werden.
In Ergänzung dazu wird eine Simulationsmethode zur probabilistischen seismischen Gefährdungsanalyse erprobt, in der die Besonderheiten induzierter Seismizität als Probabilistic Equivalent Induced Seismic Hazard Assessment (PEISHA) berücksichtigt werden. Die im Untersuchungsgebiet nördliche Niederlande gewonnenen Erfahrungen können grundsätzlich auf andere Regionen übertragen werden.

Hazard analyses and impact models for areas with predominantly induced seismicity
The seismic hazard in the northern Netherlands is mainly or rather exclusively caused by induced earthquakes due to gas production. In particular, the earthquake activity the gas field of Groningen has increased in the last years. The magnitude-frequency relationships derived from the recorded earthquakes had to be corrected several times (upwards) because of the increasing earthquake activity. In addition, events occurred which have exceeded the previous predictions of the maximum expected quake strength - not least the earthquake at Huizinge on Aug. 16, 2012 (with magnitude ML = 3.4), which was verifiable associated with building damages. It was therefore decided to establish a seismic monitoring system (SMS) at selected sites and to document the effects and parameters of the induced seismic events.
The paper refers to near field measurement data of two stations and a continuous multi-year measurement campaign. The continuous stream of data is used to extend the ground motion database towards a station- and site-specific database. The “data yield” is so convincing that with the obtained registrations, early results can be presented in the form of site-specific ground motion models (Induced Ground Motion Prediction Equations, InGMPEs). With these InGMPEs, the horizontal and vertical spectra can be predicted for arbitrary magnitude and distance combinations. It is one of the major results of the studies that a set of site-specific spectral ground motion attenuation relations could be developed on the basis of an extended database taking into consideration induced events recorded within different measurement time ranges.
A simulation methodology of Probabilistic Seismic Hazard Analysis considering the particularities of induced events has been introduced, and is applied as a Probabilistic Equivalent Induced Seismic Hazard Assessment (PEISHA). The gained experience, seismic source region and ground motion models can be adapted to other regions of similar hazard background.

Wegen der großen Brems- und Anfahrkräfte sowie der Verbindung der durchgängig verschweißten Schienen mit dem Überbau spielt die Gleis-Tragwerks-Interaktion eine maßgebende Rolle beim Entwurf von längeren Eisenbahnbrücken. Ein wesentlicher Parameter beim Nachweis der Längskraftabtragung im Tragwerk ist die Längssteifigkeit der als Festpunkt ausgebildeten Unterbauten. Die horizontale Ersatzfedersteifigkeit, hier Unterbausteifigkeit genannt, wird i. d. R. rechnerisch über ein Pfahlrostmodell ermittelt. Im Fall der Itztalbrücke wurde die quasistatische Unterbausteifigkeit über eine Probebelastung und die “dynamische” Unterbausteifigkeit über einen Bremsversuch experimentell ermittelt, um die Eingangsparameter für den Nachweis der Schienenspannungen und der Lager zu definieren. Zusätzlich zu den Versuchen wurden 3-D-Finite-Elemente-Analysen der Tiefgründungssysteme bestehend aus Bohrpfählen, Pfahlkopfplatten und Baugrund durchgeführt. Im Artikel wird die Versuchskonzeption, -durchführung und -auswertung für beide Versuche vorgestellt. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Versuche mit den rechnerischen Prognosen verglichen. Diese Versuche im Realmaßstab ermöglichen wichtige Rückschlüsse auf die Qualität der rechnerischen Prognosen der Gründungsverformung zur Entwicklung eines besseren Verständnisses für das tatsächliche Verhalten des Tragwerks bei dem Längskraftabtrag.

Experimental determination of the longitudinal stiffness of the piers of a long railway viaduct
Regarding the design of longer railway bridges, track-bridge-interaction plays a decisive role because of the high brake and acceleration forces as well as the connection of the continuous rail with the superstructure. When calculating the effects of track-bridge-interaction a fundamental parameter is the longitudinal equivalent stiffness of piers and abutments with horizontally fixed bearings. The horizontal equivalent stiffness is commonly calculated by a pile grillage model. In the case of the Itz valley railway viaduct the longitudinal equivalent static stiffness respectively the “dynamic” stiffness has been determined experimentally by a static diagnostic load testing and by a braking test to determine the input parameters for the calculation of the additional rail stresses and the bearing forces. Associated to the experiments, numerical 3-D FE analysis of the deep foundation system have been carried out in terms of class A predictions. In this article the experimental setup, execution and evaluation of both tests will be presented. Subsequently, the results of the tests will be compared with the numerical predictions.

Die Entwicklung der Türme von Windenergieanlagen (WEA) hat eine Vielzahl von Konstruktionen hervorgebracht und bereits bestehende Konstruktionsarten wurden stetig weiterentwickelt. Eine dieser Konstruktionen ist die Segmentbauweise, welche sich aufgrund der großen Anzahl an vorgefertigten Bauteilen für den Turmbau besonders gut eignet. Von besonderer Bedeutung bei dieser Konstruktion sind die entstehenden Segmentfugen, welche bereits im Brückenbau vielfach untersucht wurden. Als großer Unterschied zum Brückenbau werden die Segmente jedoch nicht mit Schubverzahnungen ausgeführt, sondern größtenteils als geschliffene Trockenfugen ausgebildet. Bei einer Vorspannung der Türme mit einer externen Vorspannung erfolgt die Kraftübertragung in den Segmentfugen somit ausschließlich über Reibung. Die in der Vergangenheit durchgeführten Untersuchungen von solchen “sehr glatten” Fugen wurden i. d. R. an glatt geschalten Oberflächen und nicht an geschliffenen Proben durchgeführt. Es ist daher fraglich, inwieweit die derzeitigen Normenwerte zu der Konstruktionsart der geschliffenen Segmentfugen passen. Weiter handelt es sich bei den Türmen von WEA um hochdynamisch beanspruchte Konstruktionen. Somit gilt es zu klären, ob der i. d. R. statisch ermittelte Reibbeiwert über die Dauer der dynamischen Lasten Bestand hat. Die Ergebnisse der durchgeführten statischen als auch dynamischen Versuche zur Ermittlung des Reibbeiwerts werden ausgewertet und diskutiert.

Static and dynamic friction coefficient investigation of grinded segment joints
With the fast development of wind energy, the designs of Wind Turbine Towers have been continuously improved, moreover new structures have been innovated. As one of the innovations, segment tower structure was developed. Due to its prefabrication and segmental construction characteristic, it suits particularly well for tower structures. The resulting segment joints which have already been extensively studied in bridge construction are of great importance. As a major difference to bridge segment construction, the joints are designed as grinded dry joints instead of shear key connected joints. With external prestressing technology, the joints are under compression and thus the forces will be transmitted through friction. Previous studies of such “very smooth” joints have typically been carried out on specimen with smooth surface rather than grinded surface. Therefore, to what extent the current standards values will fit the design of the grinded segment joints is questionable. Furthermore, the wind turbine towers are highly dynamically stressed structures. It should also be clarified whether the static friction coefficient is also applicable for dynamic load situation or not. The results of static as well as dynamic tests are evaluated and discussed.

Die Rednitztalbrücke ist eine 170 m lange Eisenbahnbrücke. Die Pfeiler und die Widerlager sind monolithisch mit dem Überbau verbunden. Die im Jahr 1999 gebaute Brücke stellt für das Netz der DB AG wegen der Konstruktionsart und ihrer integralen Länge eine Besonderheit dar. Die Bauweise hat sich jedoch in den letzten 18 Jahren durch den sehr geringen Instandhaltungsaufwand bewährt. Um die Ansätze für die Berechnung langer integraler Brücken im Vergleich zu den heute üblichen Regeln zu verbessern, wurden am Bauwerk ein Langzeitmonitoring sowie rechnerische Untersuchungen vorgenommen. Das tatsächliche Verformungsverhalten des integralen Tragwerks und die Beanspruchung des darauf liegenden, durchgängigen Schotteroberbaus mit lückenlos verschweißter Schiene wurden mittels einer einjährigen Langzeitmessung erfasst. Im Anschluss erfolgte ein Vergleich zu einem numerischen Modell. Es konnten aus den Betrachtungen Rückschlüsse zur Aktivierung des Erdkörpers hinter dem Widerlager und zur Funktionsweise der Schleppplatte gezogen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Schienenbeanspruchung durch die Interaktion des Bauwerks mit dem Damm und durch das Verhalten des Schotterbetts günstig beeinflusst wird, sodass die zusätzlichen Schienenspannungen am Bauwerksende trotz der Bauwerkslänge von 170 m weit unterhalb der Grenzwerte bleiben. Die Ergebnisse zeigen in vieler Hinsicht ein vielversprechendes Potenzial für den Einsatz langer integraler Bauwerke für die Eisenbahn.

Long-term structural behaviour of a 170 m long integral railway bridge - monitoring and modelling of the soil-structure-CWR interaction
The Rednitz valley bridge is a 170 m long railway viaduct. The piers and the abutments are connected to the superstructure monolithically. Because of its construction type and its integral length, this bridge is an exception in the railway network of the DB AG. The low maintenance effort needed since its construction in 1999 shows the advantages of this construction type. A long-term monitoring as well as numerical analyses have been performed on the bridge in order to improve the calculation approach for long integral bridges compared to the actual standards. In a first step, the real deformation behaviour of the integral structure as well as the stresses in the continuous welded rail track have been characterised based on the measurement results. Subsequently the results were compared to the results of the numerical models. Conclusions about the activation of the backfill of the abutment and about the function of the transition plate could be drawn from the investigations. Furthermore, it could be shown, that the interaction between the bridge end and the backfill as well as the behaviour of the ballasted track have a favourable influence on the rail stresses in the transition area. Despite the considerable bridge length of about 170 m, the additional rail stresses remain small compared to the allowable stresses and to the expectations.

Der vorliegende Beitrag fasst langjährige experimentelle und numerische Arbeiten am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen, mit denen das Ziel verfolgt wurde, das hochzyklische Akkumulationsmodell von NIEMUNIS et al. (2005) für Sand zu validieren. Zunächst wird die zutreffende Wiedergabe der Ergebnisse dränierter zyklischer Triaxialversuche durch das Akkumulationsmodell demonstriert. Anschließend werden Finite-Elemente-Nachrechnungen von Modellversuchen an Monopilegründungen für Offshore-Windenergieanlagen mit unterschiedlichen Maßstäben beschrieben. Für eine Validierung im Maßstab 1:1 wurde zunächst der Versuch der Ed. Züblin AG nachgerechnet, bei dem ein Prototyp einer aufgelösten Flachgründung für Offshore-Windenergieanlagen durch simulierte Sturmereignisse zyklisch beansprucht wurde. Als weiteres gut dokumentiertes Randwertproblem im Maßstab 1:1 wurde die Schleuse Uelzen I betrachtet, bei der die zyklische Beanspruchung des Untergrunds aus den wechselnden Füllständen innerhalb der Schleusenkammer resultiert. Für alle untersuchten Randwertprobleme wird die Ermittlung der Eingangsgrößen der Simulationen, d. h. der Stoffkonstanten und der Zustandsparameter des Bodens erläutert, welche auf der Basis von Labor- bzw. Felduntersuchungen erfolgte. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Simulationen der verschiedenen Randwertprobleme werden den jeweiligen Labor- bzw. Feldmessungen gegenübergestellt.

Validation of a high-cycle accumulation model based on element tests, model tests and measurements at real buildings
The paper summarizes longtime experimental and numerical studies at the Institute of Soil Mechanics and Rock Mechanics (IBF) of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) with the aim to validate the high-cycle accumulation (HCA) model of NIEMUNIS et al. (2005) for sand. First, the accurate reproduction of the results from drained cyclic triaxial tests by the HCA model is demonstrated. Subsequently, finite element simulations of model tests on monopile foundations for offshore wind turbines in different scales are described. For a validation in the 1:1 scale the field test on a prototype of a shallow foundation for offshore wind turbines performed by the Ed. Züblin AG is recalculated. This foundation has been subjected to a cyclic loading simulating several storm events. As another well documented boundary value problem in the 1:1 scale the ship lock Uelzen I has been studied in finite element simulations. In case of a ship lock the cyclic loading of the subsoil results from the changing water levels in the lock chamber. For all studied boundary value problems the determination of the input parameters of the simulations, i. e. the material constants and state variables of the soil, which are based on laboratory or field investigations, is explained. The results of the finite element simulations of the different problems are compared to the laboratory or field measurements.