Die Bodenverflüssigung beschreibt eine Gruppe von Phänomenen, bei denen infolge Baugrundversagens eine globale Gebäudeschädigung insbesondere durch Schiefstellungen und Sackungsprozesse hervorgerufen wird. Sie treten bei starken seismisch bedingten Bodenbewegungen auf, wenn weicher, nicht bindiger Baugrund zyklisch beansprucht wird. Beispiele aus Erdbebengebieten verdeutlichen, dass Verflüssigungseffekte wesentlich zum Schadensbild beitragen, jedoch im Planungsprozess nicht ausreichend berücksichtigt werden. Eine Erklärung mag auch darin liegen, dass die komplexen Vorgänge nur unzureichend modelliert werden können und ingenieurmäßige Ansätze sich vornehmlich auf Erfahrungswerte stützen müssen.
Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über die verschiedenen Verflüssigungsphänomene und die empfohlenen Methoden zur Standortuntersuchung bzw. Nachweisführung.
Im Mittelpunkt stehen das im Eurocode 8, Teil 5 (DIN EN 1998-5:2010-12) verankerte vereinfachte Nachweisverfahren und die darin verarbeiteten Erfahrungswerte (Beobachtungen). Hintergrundinformationen, die zu den Festlegungen insbesondere in den Anhängen des Eurocodes 8, Teil 5 geführt haben, werden aufbereitet und die Datenbasis in ihrem ursprünglichen Informationsgehalt reproduziert.
Der Beitrag gibt einen Überblick über die bis dato publizierten Grenzkurven, mit denen die Verflüssigungsgefährdung als kritisch oder unkritisch bewertet werden kann. An einem einfachen Beispiel wird mit Bezug auf das Roermond-Erdbeben vom 13. April 1992 (als dem stärksten Erdbeben in der Niederrheinischen Bucht seit 60 Jahren) dargestellt, dass die Überprüfung eines konkreten Standorts in Abhängigkeit von den verwendeten Bezugskurven zu unterschiedlichen Interpretationen führen kann und demzufolge ein weiterer Untersuchungsbedarf besteht.

Seismic hazard assessment of liquefaction potential following DIN EN 1998-5
The subsoil liquefaction stands for a group of phenomena which might cause a global building damage due to the induced drift and settlement processes. In general, these effects occur if a sedimentary soft soil site is shaken by strong cyclic loading. Examples from recent earthquakes demonstrate that liquefaction can contribute to whole damage situation, essentially; it might be concluded that the presence of codes alone is not sufficient to avoid these form of hazard if the planning is not adequately evaluated the critical liquefaction potential of the site.
Observed failure cases are indicating that the existing tool and models are not appropriate to derive realistic prognosis for the complex nonlinear response, i. e. engineering approaches have to be based on experience and the observed effects.
The paper starts with an overview of the different liquefaction describing hazard or failure types as well as the recommended methods of instrumental site investigation and derived compliance criteria.
The studies are concentrated on Eurocode 8, part 5 (DIN EN 1998-5:2010-12) and the implemented simplified decision criteria as well is the adopted original database. The background information is revaluated from the basic studies. Reference curves and magnitude scaling Factors (MSF) from different studies are compared. They enable the decision concerning a critical liquefaction potential.
For a simple example site and as a reconstruction of observed failure effects during the April, 13, 1992 Roermond-Earthquake (as the strongest event in the Lower Rhine Embayment over last six decades) it can be shown that the recommended evaluation criteria will lead to different results in dependence on the applied reference curves. With respect to the rather limited database, further studies are required to come-up with realistic site liquefaction evaluation approaches.

Die Schonung der natürlichen Ressourcen rückt mehr und mehr in den Fokus der Politik. Es ist zu erwarten, dass sich dieser Perspektivenwechsel zukünftig auch auf das Bauwesen auswirken wird. Zur Beurteilung des künftigen Bedarfs an Baustoffen sind neben verlässlichen Prognosen über die Bautätigkeit sowohl im Neubau als auch in der Sanierung Kenntnisse über die Baustoffmengen erforderlich, welche sich durch Rückbaumaßnahmen aus der bestehenden Bausubstanz als Recyclingbaustoffe wiedergewinnen lassen. Die Basis für eine systematische und wirtschaftliche Nutzung im Sinne der Kreislaufführung bildet dabei das Wissen über die Menge und Verteilung der Baustoffe, denn der erreichbare Verwendungsgrad hängt neben bautechnischen Anforderungen an die Bauprodukte auch von der Verfügbarkeit entsprechender Rezyklatmengen im Verhältnis zum allgemeinen Bedarf an Baustoffen ab.
Dieser Beitrag richtet sich thematisch an die Fachverbände der Baustoffhersteller, Planer und weitere für Ausschreibungen verantwortliche Personen. Er soll zukünftige Entwicklungstendenzen der politischen Rahmensetzung aufzeigen sowie Einblicke in den Bauwerksbestand geben. Der Artikel behandelt am Beispiel von Nichtwohngebäuden in Deutschland die Thematik der Baumaterialzusammensetzung. Verschiedene Datenbanken werden vorgestellt und hinsichtlich der Qualität bezüglich der daraus ableitbaren Informationen bewertet. Die Auswertung der aktuellen Bautätigkeitsstatistik gibt einen Eindruck von der quantitativen Verteilung der hauptsächlich verwendeten Baustoffe über verschiedene Nichtwohngebäudearten. Diesem wird vergleichend das Ergebnis einer Analyse auf Basis der BKI-Objektdatenbank gegenübergestellt. Am Beispiel von landwirtschaftlichen Bauten wird gezeigt, an welchen Stellen am Gebäude sich die wesentlichen Materialdepots befinden und welche Quantität diese haben.

Building materials in German non-residential buildings - an analysis
The preservation of the natural resources moves more and more into the focus of the politics. It is expected that this shift in perspective will have a future effect on the building and construction industry too. To the judgement of the future requirements for building-materials knowledge is required besides reliable forecasts about the building activity both in the new construction and in the rehabilitation also about the amounts of building-materials which can be regained by deconstruction measures as recycling material from the existing built volumes. The knowledge about the amount and distribution of the building-materials forms the base for a systematic and economic use in terms of circular flow because the attainable level of utilisation also depends on the availability of corresponding amounts of recycled material besides structurally engineered requirements on the building materials in proportion to the general requirements for building-materials.
This contribution is thematically particularly aimed at the trade associations of the building-material manufacturers, planners and further persons responsible for announcements. It shall show future evolutional trends of the legislative framework and give insights into the building stock. The article deals with the topic of the building material composition at the example of non-residential buildings in Germany. Different databases are introduced and judged with regard to that one of the quality regarding the information derivable from it. The evaluation of the current building activity statistics gives an impression about the quantitative distribution of the building-materials used mainly over different kinds of non-residential buildings. The result of an analysis based on the BKI object database is opposed to it comparatively. It is shown at the example of agricultural buildings in which places the essential material depositories are located and which quantity these have in the building.

In der hier vorgestellten Arbeit wird die Materialermüdung von Stahlproben anhand der Verzerrung von Lamb-Wellen untersucht. Gekerbte Stahlproben werden zyklisch auf Zug bis zum Bruch im Low-Cycle-Fatigue (LCF) belastet. In Abständen von 1000 Lastzyklen wird die Prüfmaschine angehalten. Ein Aktuator regt Lamb-Wellen bei einzelnen Frequenzen und Frequenzbändern im Bereich von 1 bis 500 kHz an. Nachdem die Lamb-Wellen die Kerbe durchlaufen haben, werden sie von einem Sensor aufgenommen. Die Auswertung der gemessenen Spektren zeigt, dass die mittlere Amplitude mit zunehmender Materialermüdung kleiner wird. Diese Ergebnisse bieten die Grundlage zur Entwicklung eines möglichst robusten Verfahrens zur Risserkennung. Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Ansatzes ist, dass kurz vor der Entstehung sichtbarer Risse die Materialermüdung erkannt werden kann, ohne dass dafür Referenzmessungen des ungeschädigten Bauwerks nötig sind.

Lamb-wave distortion as approach to detect cracks in steel plates
The work presented here examines fatigue of steel specimens based on harmonic-distortion of Lamb-waves. Cyclic tension load is applied on notched steel specimens until failure under Low-Cycle-Fatigue (LCF) occurs. The fatigue test is interrupted every 1000 load cycles. An actuator excites Lamb-waves with singular frequencies and frequency bands in a range from 1 to 500 kHz. After the Lamb-waves passed the notch they are recorded by a sensor. Analysing the spectra shows a declining of the average amplitude with increasing material fatigue. These results provide an approach to develop a robust crack detection methodology. A major advantage of such an approach is the ability to detect cracks at least shortly before they become visible without requiring reference measurements of the undamaged structure.

Die Gründung von Fundamenten lässt sich prinzipiell zwischen dem Grenzfall der ‘flachen’ Gründung auf unbehandeltem Untergrund und dem der ‘tiefen’ auf Pfählen einordnen. Im ersten Fall breitet sich die Spannung aus der gesamten Fundamentlast im Baugrund systematisch aus. Es treten mehr oder weniger große Setzungen auf, die zumindest bei kleinen Fundamenten wegen der Spannungsausbreitung mit der Tiefe verhältnismäßig schnell abklingen. Im zweiten Fall leiten Pfähle fast die gesamte Last in Bodenschichten mit hoher Tragfähigkeit ab. Obwohl es zu keiner nennenswerten entlastenden Spannungsausbreitung kommt, sind die Setzungen dann auch bei hoher Last wegen der großen Pfahlsteifigkeit gering.
Zwischen diesen Grenzfällen gibt es viele Gründungsarten oder -kombinationen, die in ihrem Setzungsverhalten weniger leicht einzuschätzen sind. Sie reichen von der sogenannten Pfahl-Plattengründung bis zu bodenverbessernden Maßnahmen. In all diesen Fällen konzentriert sich die Lastabtragung auf den bewehrten oder verbesserten Baugrund unter dem Fundament, aber ein mehr oder weniger großer Teil der Fundamentlast wird auch nach außen auf den unbehandelten Boden abgegeben. Dieser abfließende Teil, nachstehend als Lastausbreitung bezeichnet, lässt sich oft schwer bestimmen. Da er aber eine erhebliche Rolle im Hinblick auf das Setzungsverhalten der Gründung spielen kann, wird hiermit ein brauchbares Berechnungsverfahren vorgestellt, das die jeweilige Lastausbreitung näherungsweise berücksichtigt.

The settlement of footings on different kinds of subsoil treatment with reduced load distribution
In principal, the foundation of footings can be ranked between the border case of a shallow foundation on unimproved ground and a deep foundation with piles. In the first case the pressure of the total load spreads systematically in the subsoil. More or less large settlements occur but - at least in the case of small footings - they decrease fairly quickly due to the spreading of the pressure with the depth. In the second case piles transfer the load directly to soil strata with high bearing capacity. Although no notably relieving spreading of pressure occurs settlements are small even at a high load due to the stiffness of the piles.
In between these two cases there are many foundation methods or combinations with settlement performances that cannot easily be evaluated. They range from the so-called pile-plate foundation to soil improvement below the foundation. In all these cases the load pressure concentrates on the reinforced or improved subsoil under the foundation. However, either more or less of it is delivered to the untreated soil around. This ”escaping” part, hereinafter called “load distribution” is often difficult to be determined. It may, however, be of substantial importance with regard to the settlement behaviour, so this is to introduce a suitable approximation to consider in a settlement calculation the appropriate load distribution.

Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts werden von der jungen “Eisenbetonbauweise” die Fachwerkkonstruktionen des Holz- und Stahlbaus adaptiert. Der vorliegende Beitrag zeigt die daraufhin einsetzende Entwicklung des Betonfachwerkbaus über nun mehr als 100 Jahre. Von den großen Ortbetonkonstruktionen der Stahlbetonpioniere über die vorgefertigten, typisierten Strukturen der 1950er- und 1960er-Jahre bis hin zu aktuellen Ansätzen zur modularen Gestaltung von Stahlbetonfachwerken werden anhand ausgewählter Beispiele entscheidende Entwicklungsschritte dargestellt. Obwohl die Anwendung der Stahlbetonfachwerke, vor allem aufgrund der ausführungstechnischen Schwierigkeiten, bis heute nur in Einzelfällen erfolgt, zeigt die Betrachtung der historischen sowie der aktuellen Entwicklungen das erhebliche Potenzial dieser Konstruktionen.

Concrete truss structures - an untapped potential?
At the beginning of the 20th Century wooden and steel trusses had been adapted by the young concrete architecture. This paper shows the following development of concrete truss structures until today. Starting with the major truss structures made up by the pioneers of concrete constructions, looking at the prefabricated, standardised truss structures of the 1950s and 60s and finally the current modular approaches, crucial steps in development are illustrated by selected examples. Although concrete truss structures, mainly due to technical difficulties, are still only used in individual cases, the historical as well as the current developments show the significant potential of these constructions.

Im Zuge des Ausbaus erneuerbarer Energien entstehen in der Nord- und Ostsee Parks aus Offshore-Windenergieanlagen, kurz OWEA. Die Gründung dieser OWEA erfolgt häufig mit großen Einzelpfählen, den sogenannten Monopiles. Infolge der zyklischen Belastung aus Wind und Wellen findet im Baugrund eine Verformungsakkumulation statt, welche zu bleibenden Schiefstellungen der Monopiles führen kann. Für die Prognose des nichtlinearen Langzeitverformungsverhaltens der OWEA-Monopilegründungen wurden in der Vergangenheit verschiedene Ansätze vorgeschlagen.
Mit dem Ziel, die einzelnen Ansätze miteinander zu vergleichen und ihre Grenzen auszuloten, wurden zahlreiche Berechnungen einer OWEA-Monopilegründung mit realitätsnahen Abmessungen und Belastungen in einem nichtbindigen Baugrund mit unterschiedlichen Lagerungsdichten durchgeführt. Dabei wurden folgende Ansätze untersucht: die P-y-Kurven des American Petroleum Institute (API), ein Ansatz nach DÜHRKOP, das ESWM nach TAAN et al., das SDM nach ACHMUS et al. und ein Ansatz, der am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) verwendet und hier mit HIA bezeichnet wird.
Neben der Beschreibung dieser Ansätze wird in diesem Artikel die Bestimmung der jeweils benötigten Parameter aus Laborversuchen vorgestellt. Die Eingangsparameter aller Ansätze wurden für einen offshore-typischen Feinsand ermittelt. In “Teil 2: Simulationen und Schlussfolgerungen” werden dann die von den verschiedenen Ansätzen prognostizierten Pfahlverformungen infolge der hochzyklischen Belastung präsentiert und miteinander verglichen.

Comparison of methods for the prediction of long-time-deformations of OWEA monopile foundations in sand
In the process of renewable-energy-development the number of offshore wind parks in the North Sea and the Baltic Sea increases. The offshore wind power plants are often founded on a single large pile, a so-called monopile. The cyclic loading due to wind and waves causes an accumulation of deformation in the soil which may lead to a permanent tilting of the monopiles. Different methods have been developed for the prediction of these non-linear long-term deformations.
In this study the predictions made by the various methods are compared for realistic dimensions and loadings of an offshore wind power plant as well as different densities of a non cohesive soil. The quality and the limitations of the methods were examined. The following methods were studied: the P-y-curves of the American Petroleum Institute (API), a method proposed by DÜHRKOP, the ESWM by TAAN et al., the SDM by ACHMUS et al. and a method which is used at the IBF (KIT), here referred to as HIA.
In this article, beside the description of the different approaches, the procedure of parameter calibration will be discussed and the parameters for each method will be retrieved by laboratory tests performed on an offshore-typical fine sand. “Part 2: Simulations and conclusions” will present and compare the deformations of the monopile foundation due to high-cyclic loading predicted by the different approaches.

Im Zuge des Ausbaus erneuerbarer Energien entstehen in der Nord- und Ostsee Parks aus Offshore-Windenergieanlagen, kurz OWEA. Die Gründung dieser OWEA erfolgt häufig mit großen Einzelpfählen, den sogenannten Monopiles. Infolge der zyklischen Belastung aus Wind und Wellen findet im Baugrund eine Verformungsakkumulation statt, welche zu bleibenden Schiefstellungen der Monopiles führen kann. Für die Prognose dieser nichtlinearen Langzeitverformungen wurden in der Vergangenheit verschiedene Ansätze vorgeschlagen.
Mit dem Ziel, die einzelnen Ansätze miteinander zu vergleichen und ihre Grenzen auszuloten, wurden zahlreiche Berechnungen einer OWEA-Monopilegründung mit realitätsnahen Abmessungen und Belastungen in einem nichtbindigen Baugrund mit unterschiedlichen Lagerungsdichten durchgeführt. Dabei wurden folgende Ansätze untersucht: die P-y-Kurven des American Petroleum Institute (API), ein Ansatz nach Dührkop, das ESWM nach Taan et al., das SDM nach Achmus et al. und ein Ansatz, der am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) verwendet und hier mit HIA bezeichnet wird.
Die Kalibration der Parameter dieser Ansätze für einen offshore-typischen Feinsand auf der Basis von Laborversuchen wurde in [5] vorgestellt. In diesem Beitrag werden die mit dem jeweiligen Ansatz ermittelten Pfahlverformungen miteinander verglichen. Dabei wird auf die Umsetzung der Ansätze und die betrachteten Belastungen eingegangen, bevor die Ergebnisse der Prognosen vorgestellt werden. Dabei werden große Unterschiede zwischen den Prognosen der einzelnen Ansätze aufgezeigt, obwohl die Parameter der Ansätze am selben Sand und zum Teil aus den gleichen Laborversuchen abgeleitet wurden.

Comparison of methods for the prediction of long-term-deformations of OWEA monopile foundations in sand
In the process of renewable-energy-development the number of offshore wind parks in the North Sea and the Baltic Sea increases. The offshore wind power plants are often founded on a single large pile, a so-called monopile. The cyclic loading due to wind and waves causes an accumulation of deformation in the soil which may lead to a permanent tilting of the monopiles. Different methods have been developed for the prediction of these non-linear long-term deformations.
In this study the predictions made by the various methods are compared for realistic dimensions and loadings of an offshore wind power plant as well as different densities of a non-cohesive soil. The quality and the limitations of the methods were examined. The following methods were studied: the P-y-curves of the American Petroleum Institute (API), a method proposed by Dührkop, the ESWM by Taan et al., the SDM by Achmus et al. and a method which is used at the IBF (KIT), here referred to as HIA.
The calibration of the parameters of the various methods is presented in [5]. In this paper the pile displacements predicted by the different methods are compared with each other. The implementation of these methods and the applied loads are explained before the results are presented. Although the model parameters were determined for the same fine sand and in some cases were obtained using the same experimental results, large differences are observed between the predictions given by each method.

Sowohl der Schutz kritischer Infrastruktur als auch Verwundbarkeitsanalysen von städtischen Gebieten gewinnen immer mehr an Bedeutung. Gründe dafür sind eine wachsende Urbanisierung und die steigende Zahl neuer Bedrohungsszenarien. Immer mehr Menschen leben in Städten und in Zukunft wird dieser Trend noch zunehmen. Angesichts der wachsenden Bedrohung, wie beispielsweise globalem Terrorismus oder Naturkatastrophen, ist es essenziell, diese außergewöhnlichen Belastungsszenarien im Rahmen der Sicherheitsforschung zu berücksichtigen. Ziel ist hierbei, dass eine Schutzauslegung fester Bestandteil in der Gebäude- und Städteplanung wird.
Um urbane Gebiete oder einzelne Gebäude auszulegen, müssen in einem ersten Schritt maßgebende Szenarien als Bemessungsgrundlage definiert werden, um eine schematische Gefährdungs- und Risikoanalyse durchzuführen. In diesem Beitrag werden die Resultate einer empirischen Ereignisanalyse vorgestellt. Im Rahmen dieser Analyse wurden sicherheitskritische Ereignisse in städtischen Gebieten mithilfe der “Terrorist Event Database” ermittelt. Die Ergebnisse liefern die Grundlage der empirischen Auswertung und weiterführender quantitativer Risikoanalysen für sicherheitskritische Ereignisse.

Empirical analysis of security critical events in urban areas
Security for critical infrastructure and the vulnerability analysis of urban areas is a topic of growing interest. Reasons for this are a growing urbanization and an increasing number of new hazard scenarios. More and more people are living in urban areas and this trend is set to continue. When faced with the increasing hazards, like global terrorism or natural disasters for example, it is essential to consider these exceptional scenarios in the context of safety and security research. Therefore, it is the aim to integrate protection design as an inherent part of building development and urban planning.
In a first step, a decisive scenario as assessment basis has to be defined to evaluate urban areas or single buildings. This is essential to build a basis for a schematic hazard and risk analysis. In this paper, the results of an empirical event analysis are presented. Within this work security critical events are evaluated using the ”Terrorist Event Database". The results build the basis for the empirical evaluation and pursuing quantitative risk analyses for safety critical scenarios.

Insbesondere bei Behinderungsansprüchen nach der VOB/B gibt es in der Fachliteratur bezüglich der Berücksichtigung der Höhe der Allgemeinen Geschäftskosten (AGK) keine einheitliche Meinungsbildung; der BGH hat hierzu noch keine abschließende Aussage getroffen.
Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass komplexe juristische, kostentheoretische und baubetriebswirtschaftliche Anforderungen zu berücksichtigen sind. Auf juristischer Seite sind beispielsweise das Prinzip des Gleichgewichts zwischen Leistung und Vergütung sowie die Anforderungen der VOB bezüglich des Begriffs Mehrkosten und der Grundlagen der Preisermittlung zu nennen. Auf der kostentheoretischen und baubetriebswirtschaftlichen Seite sind unter anderem Kostenzuordnungs- und Kosteneinflussfaktoren im Zusammenhang mit den AGK zu berücksichtigen. Dabei werden bei AGK die Kostenzuordnungsfaktoren in der Auftragskalkulation unternehmensspezifisch festgelegt, die im Ergebnis den für die Baustelle vorgesehenen AGK-Betrag bestimmen. Die Kosteneinflussfaktoren bei der Kalkulation von Mehrvergütungsansprüchen müssen dagegen baubetriebswirtschaftlich geeignet gewählt werden.
Ziel des Beitrags ist daher, unter Berücksichtigung der Darstellung von neuen Verfahren zur Ermittlung der Höhe der AGK in der Angebotskalkulation weitere, aus baubetriebswirtschaftlicher Sicht bedeutende Rahmenbedingungen für einen Lösungsansatz und eine ganzheitliche Betrachtung in Bezug auf AGK bei Mehrvergütungsansprüchen darzustellen.

Cost impact and cost assignment factors of general costs at claim requests
Particularly in claim disputes concerning delay in construction time caused by the client and construction contracts based on the VOB/B there is no consistent opinion concerning the consideration of the appropriate amount of general costs; the Federal Court of Justice (BGH) has not made a final statement on this issue.
This is mainly because this issue is quite complex with legal, cost theoretical and construction business management characteristics to be considered. Legal characteristics are e. g. the principle of balance between work performance and compensation, the requirements of the VOB concerning the term “additional cost” and the consideration of the principles of the pricing methods. From cost theoretical and construction business management point of view, cost assignment and cost impact factors concerning general costs have to be taken into account. On the one hand, cost assignment factors are determined by the contractor in the bid estimate and lead to a defined amount of general costs dedicated to the construction works. On the other hand, cost impact factors, which are used in the calculation of general costs for claim requests, have to follow objective aspects considering construction business management aspects and may differ from cost assignment factors.
The main goal of this paper is, under consideration of the new methods of the allocation of general costs in the bid estimate, to enumerate and explain further relevant aspects from the construction business management point of view for a holistic solution of the indirect cost issue of general costs in the context of claims.

Eine Erhöhung der Energieeffizienz in der Industrie wird derzeit in erster Linie auf Ebene der einzelnen Maschinen durch isolierte, parallel laufende Maßnahmen erzielt. Deutlich mehr Potenzial bietet ein ganzheitlicher Ansatz, der Energieeffizienzmaßnahmen in der Produktion über die Gebäudeautomation mit der Gebäudehülle und damit der Umwelt verknüpft.
Gegenstand dieses Aufsatzes ist die Vorstellung eines neuartigen, im Rahmen des Forschungsvorhabens “&eegr;-Fabrik” (Energieeffizienz, Technologie und Anwendungszentrum, http://www.eta-fabrik.de) an der TU Darmstadt in der Entwicklung befindlichen Bauteils in Fertigteilbauweise. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt hat im Sommer 2013 begonnen und läuft über vier Jahre. Erste mechanische und bauphysikalische Versuche und ein Mock-Up belegen die Funktionsfähigkeit des angedachten Konzepts. Es handelt sich dabei um ein mineralisch gebundenes Element aus Beton, das mittels oberflächennaher integrierter Kapillarrohrmatten thermisch aktiviert wird. Dabei werden den unterschiedlichen Bauteilebenen energetische Funktionalitäten entsprechend ihres Werkstoffverhaltens zugewiesen. Der hierfür an der Außenseite eingesetzte mikrobewehrte ultrahochfeste Beton ermöglicht diese (Re-)Aktivität durch eine geringe Bauteildicke und hohe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit und Dichtheit. Der Kern, bestehend aus einem mineralisierten und zementgebundenen Proteinschaum geringer Rohdichte und Festigkeit, bedingt die gute Wärmedämmeigenschaft des Elements. Innen übernimmt konventioneller Stahlbeton in Form von PI-Platten, der ebenfalls mit Kapillarrohrmatten versehen wird, die Tragfunktion. Das Bauteil kann so die Eigenschaften des Tragens, des Dämmens, des Begrenzens sowie der thermischen Aktivierung in einem Element vereinen.

An energy-active façade element from mineralized foam (MF) and micro-reinforced ultra-high-performance concrete (mrUHPC)
Today, an increase of the energy efficiency in the industry is typically achieved by separate, parallel measures, primarily on the level of the individual machines. Energy efficiency can be improved by a holistic, integrated approach, which links the machines, the production process, the technical infrastructure and the building and its envelope.
The subject of this paper is the current development of a new prefabricated element for façades and roofs, which is being developed in the context of a research project called “&eegr;-Fabrik” (i. e. energy-efficient factory, www.eta-fabrik.de) at TU Darmstadt, Germany. The project started in summer 2013 and is supported by the German ministry of economy and energy (BMWi) for a duration of four years. This paper summarizes the concept design; ongoing mechanical and physical tests and a mock-up prove its feasibility. The element consists of purely mineral materials (concrete) and can be energetically activated by capillary tubes integrated in the surface layer. The outer layer consists of a micro-reinforced ultra-high-performance concrete (mrUHPC) to achieve a low component thickness due to its high mechanical capacity, resistance against thermal changes, surface quality and low permeability. The core of the element is responsible for insulation. For this, a mineralized protein foam (MF) is used. It provides good thermal insulation properties due to its low density allowing low heat transfer coefficients. The inner part consists of conventional reinforced concrete with capillary tubes integrated in the surface. The final façade element thus combines limiting, bearing, insulating and thermal activation using concrete.

Die Zulassung bzw. Beurteilung der Eignung von nachträglichen Befestigungen für sicherheitsrelevante Anwendungen in Beton ist in Europa in der Richtlinie ETAG 001 (1997) geregelt. In dieser Richtlinie wird als Standardbeton zur Durchführung von Eignungsversuchen eine Festigkeitsklasse des Betons von C 20/25 bzw. C 50/60 vorausgesetzt. Außerdem wird ein Bereich vorgegeben, in welchem sich die Sieblinie der Gesteinskörnung zu bewegen hat (siehe Anhang A zur ETAG 001). Bei Tunnelbauprojekten fallen große Mengen an Gesteinsmaterial als Tunnelausbruch an. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird zunehmend versucht, diesen mineralischen Rohstoff aufzubereiten und beim Ausbau der Tunnelanlage u. a. als Gesteinskörnung für Beton wiederzuverwerten. Spätestens beim Einbringen der Tunnelausstattung sind Befestigungen in diesem Beton unumgänglich, wodurch sich zwangsläufig die Frage nach einem Einfluss auf die Auszugslast der Befestigungen stellt.
Zur Beurteilung des Tragverhaltens von nachträglichen Befestigungen in einem Betonelement mit Kalkschiefer (Bündnerschiefer aus dem Vortrieb des Brenner Basistunnels) als Gesteinskörnung wurden Versuche mit unterschiedlichen Befestigungssystemen durchgeführt. Zu Vergleichszwecken wurden mit denselben Befestigungssystemen in gleicher Anzahl Referenzversuche im ungerissenen Beton der Betonfestigkeitsklasse C 20/25 durchgeführt.

Application of fastening systems in rock exposing concrete
The approval procedure of post-installed anchors for structural applications is generally regulated in the European Technical Approval Guideline ETAG 001. In this guideline a concrete compressive strength class of C20/25 resp. C50/60 is stated as standard concrete for the required tests. In addition a range for the grain-size distribution curve is given in Annex A of ETAG 001. At large tunnel projects large quantities of excavation material are generated. Due to economic and ecological reasons research is done for using these mineral resources as aggregate for concrete which can be used in the construction of the tunnel itself. At the application of the tunnel equipment post-installed fastening systems will be used and hence the influence on the pull-out capacities has to be considered.
For the evaluation of post-installed fastening systems in a concrete member made of aggregate from tunnel excavation material (Bündnerschiefer from the Brenner Base Tunnel) various fastening systems were tested. The results of the pull-out tests were compared to reference tests which were performed under the same conditions in concrete C20/25.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem dynamischen Verhalten von Eisenbahnbrücken für Hochgeschwindigkeitsverkehr und stellt die Auswirkungen von Tragwerksanpassungen auf die Tragwerksreaktionen infolge Zugüberfahrt dar. Zunächst wird das dynamische Verhalten von Einfeldträgern betrachtet, welche als Einfeldträgerketten für Überfahrten von Hochgeschwindigkeitszügen sowohl in technischer als auch in ästhetischer Hinsicht das denkbar ungünstigste Tragwerk darstellen. Deshalb wurden systematisch alternative statische Systeme untersucht, um die dynamische Charakteristik von Eisenbahnbrücken im Entwurf gezielt zu beeinflussen. Wegen der starken Wechselwirkungen zwischen dem überfahrenden Zug und dem Brückenbauwerk kann die Auswirkung von Systemveränderungen im Vorfeld nur schwer abgeschätzt werden. Durchlaufträgersysteme mit Gesamtlängen von mehr als 30 m weisen, verglichen mit Einfeldträgern, generell geringere Tragwerksreaktionen auf und können bei gleichen Querschnitten mit deutlich höheren Geschwindigkeiten überfahren werden. Durch die Anordnung von Vouten lassen sich speziell die Eigenfrequenzen erhöhen, deren zugehörige Eigenform Krümmungen im Bereich der Stützung aufweist. Verkürzungen der Randfelder führen zur Erhöhung aller Eigenfrequenzen und somit der Resonanzgeschwindigkeiten. Mit den hier vorgestellten Erkenntnissen lässt sich die dynamische Stabilität von Hochgeschwindigkeitseisenbahnbrücken schon im Entwurf gezielt verbessern.

Design of high-speed railway bridges to dynamic exposure
This article deals with the dynamic behaviour of high-speed railway bridges due to crossing trains and shows the impact of specific adjustments to the dynamic response of the superstructure. Initially the dynamic behaviour of single span beams is being observed, which are, as sequential sinlge span beams, imaginably an unfavourable structure in terms of efficiency and aesthetics. Therefore, alternative structural systems are being investigated, to influence the dynamic characteristics of railway bridges during the early design stages. Because of the interaction between the crossing train and the superstructure, the impact of changes in the structural system can hardly be estimated. Continuous beams with an overall length of more than 30 m show lower dynamic responses than single span beams and can be used with much higher velocities, even with the same cross section. Especially those natural frequencies, whose natural modes show a curvature at the supports, can be increased by adding haunches. Shortening the side spans lead to an increase of all natural frequencies and resonant velocities. By using the knowledge presented in this article, the dynamic stability of high-speed railway bridges can be improved even during the early design stages.

Fahrbahnübergangskonstruktionen an Brücken sind aufgrund ihrer Position hochdynamisch belastete Strukturelemente. Fahrbahnübergänge zählen nach Eurocode 0 zu den erneuerbaren strukturellen Komponenten und sollten somit für eine Lebensdauer von zehn bis 25 Jahren und mehr ausgelegt werden. Unabhängig von der Entwurfslebensdauer besteht ein Bedarf, den Erhaltungsaufwand von Fahrbahnübergängen zu minimieren. Das Forschungsprojekt “Entwicklung verschleißarmer Fahrbahnübergangskonstruktionen” (EVAF) hat daher die Zielsetzung, auf Basis umfangreicher Schadenserhebungen, Literaturstudien und numerischer Beanspruchungsanalysen die Ursachen für frühzeitige Schäden zu ermitteln und in Folge für einzelne Typen von Fahrbahnübergangskonstruktionen innovative Lösungen zur Verringerung des Erhaltungsaufwandes und zur Schadensvermeidung zu entwickeln. Es sollen robuste, wartungsarme und mit geringem Aufwand instand zu setzende Fahrbahnübergangskonstruktionen (FÜK) entwickelt werden. Dieser Beitrag zeigt die Erkenntnisse, welche in den beiden ersten Arbeitspaketen (AP1 und AP2) aus den Erhebungen und numerischen Analysen, welche durch das intensive Zusammenwirken der Auftraggeber BMViT, ASFINAG, ÖBB, dem industriellen Partner Mageba und den Forschungspartnern AIT (Austrian Institute of Technology) und der Universität für Bodenkultur im Zuge der Forschungsinitiative vif2012 gewonnen werden konnten.

Development of low-wear road expansion joints - Research project EVAF
Roadway expansion joints for bridges are highly dynamically loaded structural elements due to their position. Expansion joints are renewable structural components according to Eurocode 0 and should therefore be designed for a service life of ten to 25 and more years. Regardless of the design life there is a need to minimize effort of conservation of such expansion joints. The research project “Development of wear-resistant expansion joints for bridges” (EVAF) therefore has the objective on the basis of a comprehensive damage surveys, literature studies and numerical stress analysis to determine the causes of early damage patterns and to develop innovative solutions to reduce the maintenance effort and further to avoid the damage with respect to the individual types of expansion joints for bridges. Thereby robust, low-maintenance, with low cost serviced expansion joints for bridges should be developed. This paper shows the outcomes of the first two work packages from the surveys and numerical analyzes which have been carried out due to the intense interaction between the customer bmvit, ASFINAG and ÖBB as well as the industrial partner Mageba and the research partners AIT (Austrian Institute of Technology) and University of Natural Resources and Life Sciences Vienna within the research initiative vif2012.

Verformungsmessungen an Brückentragwerken können im Rahmen von Monitoringmaßnahmen aufschlussreiche Informationen zum Tragverhalten und zum Bauwerkszustand liefern. Geodätische Messverfahren werden für diese Durchbiegungsmessungen bevorzugt eingesetzt. Diese Verfahren ermöglichen reflektorlose und messbasisfreie Verformungsmessungen bei Abtastraten von mehreren hundert Kilohertz. Die eingesetzten Laserscanner sind in der Regel sehr teuer, wodurch diese bei Messperioden von mehreren Wochen oder Jahren und gemäßigten Genauigkeitsanforderungen an Attraktivität verlieren. Demgegenüber wird in diesem Beitrag ein relativ preiswertes Verfahren für Verformungsmessungen an Hohlkastenbrücken vorgestellt. Bei diesem Verfahren wird ein Seil oder Draht durch das Brückenbauwerk gespannt. Dieses fungiert als verformungsneutrale Messbasis (“Base-Line”) und ermöglicht die Messwertaufnahme bzw. die Verformungsmessung mit optischen Wegaufnehmern. Dieses Messverfahren wird im Zuge von Testmessungen an einer semi-integralen Spannbeton-Talbrücke im Zuge der Europastraße E18 in Norwegen eingesetzt. Die Voruntersuchungen zu dem Messverfahren, durchgeführte Probemessungen an einer Hohlkastenbrücke im Stadtgebiet von Hannover und erste Ergebnisse der Testmessungen an der Talbrücke in Norwegen werden im folgenden Beitrag präsentiert.

Base-line deformation measurements on a semi-integral box girder bridge
Deformation measurements as part of monitoring activities can provide information about the behavior and structural condition of bridge structures. Geodetic measurement methods are preferred for these deflection measurements. These methods allow reflectorless measurements at sampling rates of several hundred kilohertz. But the used laser scanners are very expensive, by this they are losing attractiveness for measurement periods of several weeks or years and in case of moderate accuracy requirements. In contrast, a relatively inexpensive method to measure the deformations of box girder bridges is presented in this paper. In this method, a cable or wire is clamped through the bridge structure. This acts as measurement base (“base-line") and allows deformation measurements by optical transducers. This measurement method is currently being tested as part of a monitoring program at a semi-integral viaduct in Norway. Preliminary studies of the measurement method, conducted measurements on a box girder bridge near of Hanover and first results of test measurements at the Norwegian viaduct are presented.

Aus baubetriebswirtschaftlicher und insbesondere aus kostentheoretischer Sicht ist die heute angewandte Verteilung der auf Unternehmensebene entstandenen indirekten Kosten - der Allgemeinen Geschäftskosten (AGK) - auf die Baustellen als Kostenträger ausschließlich über die Höhe der Bauleistung mit einem Zuschlagsfaktor in der Angebotskalkulation nicht sachgerecht.
Wesentliche Gründe dafür sind unter anderem, dass es aufgrund der Unvorhersehbarkeit der zu akquirierenden Bauprojekte zu bedeutenden Über- und Unterdeckungen der AGK und somit zu erheblichen Ergebnisschwankungen sowie zu unterschiedlichen Ergebnissen auf Unternehmens- und Baustellenebene kommt. Darüber hinaus kann dies dazu führen, dass große Bauprojekte mit verhältnismäßig hohen und kleine Bauprojekte mit verhältnismäßig niedrigen AGK in der Angebotskalkulation beaufschlagt werden.
Ziel ist es daher, den heute angewandten Kalkulationsansatz für die Ermittlung der Höhe der AGK aus den 40er-Jahren des 20. Jahrhunderts zu hinterfragen und alternative Verfahren für die Ermittlung der AGK in der Angebotskalkulation vorzustellen. Als Lösungsansatz werden zwei neue Verfahren zur Ermittlung der Höhe der AGK vorgestellt. Beim ersten Verfahren wird das projektspezifische Verhältnis der Herstellkosten bezogen auf die Bauzeit ins Verhältnis zum durchschnittlichen Vergleichswert aus der Unternehmensplanung gesetzt. Beim zweiten Verfahren ist die Kapazitätsbindung von besonderer Bedeutung; die Bauprojekte werden hier proportional zum Verhältnis der projektspezifischen Bauzeit zur Summe der geplanten Projektbauzeiten des Bauunternehmens im betrachteten Geschäftsjahr mit den anteiligen AGK beaufschlagt.

New calculation methods for the determination of appropriate general costs in bid estimates
From the construction business management and cost theory point of view the allocation of general costs in the bid estimate to construction projects based on the bid price as distribution factor is not appropriate.
Main reasons for this statement are that it is e. g. unpredictable which construction projects will be acquired and that a shortage or excess of general costs on the company level is probable. In addition, unexpected oscillations of operating results may occur and operating results on project and company level may differ significantly. Furthermore, the actual allocation of general costs leads to the fact that large construction projects contain relatively too high amounts of general costs and small construction projects contain relatively too low amounts of general costs in the bid estimate.
The goal of this paper is to discuss the actual assumption concerning the calculation of general costs in the bid estimate and to provide alternative methods of calculating general costs. There are two new methods presented. The first method is based on relation between the manufacturing costs and the construction time of the calculated construction project versus the calculated average from the corporate planning. In the second method general costs will be allocated to a construction project in relation of the construction time of the project to the total amount of the productivity time for all construction projects of the company in the respective business year.

Dieser Fachaufsatz berichtet über die Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen an 20 Holzrahmenwänden und 15 Brettsperrholzwänden, bei denen praxisrelevante Fragestellungen im Zusammenhang mit der Erdbebenbemessung im Mittelpunkt standen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Frage gelegt, welchen Einfluss unterschiedliche Auflagerdetails und Verankerungen auf die Verformungsfähigkeit und die Energiedissipation haben. Circa 90 kleinformatige Versuche an Verbindungsmitteleinheiten und Verankerungsdetails bildeten die Basis für Optimierungen, die bei den anschließenden Wandversuchen bereits erfolgreich getestet werden konnten. Eine wesentliche Erkenntnis aus den experimentellen Untersuchungen ist, dass bei seitlicher Verankerung im Holzrahmenbau Querzugverstärkungen im Bereich der Zugverankerung notwendig werden können, um das duktile Verhalten der Wandelemente zu gewährleisten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine Verankerung auf der Beplankung keine Nachteile bringt. Die Beplankung mit Gipsfaserplatten führt in den Untersuchungen zu ähnlichen Werten in der Tragfähigkeit, der Duktilität und der Energiedissipation wie die Beplankung mit OSB-Platten. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass auf den ersten Blick nachrangige Details wie die Anordnung von Elastomer-Zwischenschichten zwischen Wand und Decke (aus Schallschutzgründen) einen signifikanten Einfluss auf die Duktilität und die hysteretische Dämpfung von Wandelementen aus Brettsperrholz haben.

Experimental tests for innovative and earthquake-resistant timber-constructions
This paper presents the results from test series on 20 timber-framed and 15 cross laminated timber (CLT) wall elements, which focus on practical aspects in connection with the design for earthquake resistance. The main objective was to learn about the influence of different types of anchoring and support conditions on displacement capacity (ductility) and energy dissipation. About 90 tests on connection and anchoring units aimed on optimization of construction details. These test results had already been used for the design of full scale tests. One important test result is, that failure due to shear-tension interaction has to be prevented by reinforcement in the connection area of the hold down to ensure the ductile behavior of the wall elements. Furthermore it could be demonstrated, that asymmetric anchoring on one side of the wall doesn't affect ductility and energy dissipation. Wall elements with gypsum fiber boards (gfb) reach similar values for maximal load, ductility and energy dissipation compared to wall elements with osb. Moreover it was found, that construction details like using elastomer separation layers between wall and floor elements for sound insulation have a significant influence on ductility and hysteretic damping for CLT wall elements.

Architekten und Ingenieure sind zunehmend daran interessiert, eine moderne Formensprache auch für Holzkonstruktionen umzusetzen. Dabei erweisen sich die bewährten Maßnahmen zum konstruktiven Holzschutz, wie z. B. Dachüberstände, Verkleidungen und Verblechungen, häufig als hinderlich und bremsen so eine größere Verbreitung der Holzbauweise. In der Praxis wurde deshalb vereinzelt ein neues Holzschutzkonzept angewandt, das auf einer hochelastischen, 2 bis 3 mm dicken Sprühbeschichtung aus Polyurethan basiert. Dieses Schutzsystem wird seit 25 Jahren erfolgreich für Betonkonstruktionen eingesetzt. Die hervorragende Risseüberbrückungsfähigkeit der Polyurethan-Dickfilmbeschichtung, zusammen mit einer Dampfdurchlässigkeit von sd ≈ 1,8 m bei 2 bis 3 mm Dicke, prädestiniert sie auch zum Schutz moderner Holzbauteile. In einem Forschungsprojekt an der TU-Berlin wurde dieses Holzschutzkonzept nun erstmals wissenschaftlich an drei unterschiedlichen PUR-Beschichtungen auf verschiedenen Holzgründen wie Brettschichtholz, Brettsperrholz, OSB-Platte, mitteldichte Faserplatte und Furnierschichtholz untersucht. Dazu wurden an gealterten und ungealterten beschichteten Holzproben Zug- und Haftzugtests, Ermüdungstests und Auslagerungsversuche durchgeführt und anschließend die Wasserdichtigkeit geprüft. Des Weiteren wurden ein Fassadenelement im ETAG-Fassadenprüfstand sowie ein Wand-Traufe-Bauteil im Schlagregenversuchsstand getestet.

Highly elastic polyurethane coating with 2 to 3 mm thickness for constructive wood protection
Architects and engineers develop an increasing interest in sustainable timber structures with a contemporary and modern design. This aim is hampered by the established detailing of timber structures, which for example requires roof overhangs and steel sheet cladding to prevent the timber from weathering. In recent projects architects and engineers tried a new method of constructive wood protection to realize their modern design concepts: A 2 to 3 mm thick, highly elastic polyurethane coating is sprayed onto the wood. This coating is capable of bridging opening gaps, in the tests up to 5 mm in width, while remaining watertight. This type of water proofing is successfully employed on concrete for about 25 years. Its permeability for water vapour with an sd-value of about 1.8 m makes it well suited for timber structures. In a research project the Technische Universität Berlin investigated this new type of wood protection. Polyurethane coatings of three different manufacturers were tested on multiple substrates like gluelam, cross laminated timber, oriented strand board, medium density fibre board and laminated veneer lumber. Half of the test specimens were exposed to artificial weathering before the tests, the other half remained unweathered. Tests of the resistance to delamination were carried out as well as tensile and fatigue tests which were followed by tests assessing the water tightness. Some specimens were exposed to outside climate for two years and a full size facade element was tested in the EOTA facade testing stand.

Seit dem Jahr 2007 ist modifizierte Radiata Kiefer auf dem Markt verfügbar. Gegenüber unbehandelter Radiata Kiefer sind deren Dauerhaftigkeit und Formstabilität mit einem patentierten Acetylierungsverfahren verbessert. Die auf diese Weise modifizierte Radiata Kiefer ist eine Alternative zu dauerhaften Tropenhölzern und eignet sich in Form von Brettschichtholz für frei bewitterte tragende Holzkonstruktionen. Das belegen erste realisierte Brückenbauwerke. Der Aufsatz berichtet über die Ergebnisse einer Forschungsarbeit, in der die wissenschaftliche Basis für eine in Deutschland zukünftig geltende baurechtliche Regelung von Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer geschaffen wurde. Diese Arbeit umfasst experimentelle und numerische Untersuchungen zur Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer und zahlreiche Versuche mit Verbindungsmitteln, auf deren Grundlage differenzierte Brettschichtholz-Festigkeitsklassen entwickelt bzw. Kennwerte für die Bemessung von stiftförmigen Verbindungsmitteln hergeleitet wurden. Der Aufsatz zeigt Möglichkeiten und Grenzen auf, die bei der Bemessung von tragenden Bauteilen aus Brettschichtholz aus acetylierter Radiata Kiefer zu erwarten sind.

Durabel timber structures made of acetylated Radiata pine
Acetylated Radiata pine is available in the marked since 2007. Compared to the untreated wood, it has an improved durability and dimensional stability due to a patented acetylation process. Acetylated Radiata pine is, therefore, an alternative to durable tropical woods and is suitable for timber structures exposed to weather. The first bridge constructions made out of acetylated Radiata pine and without structural cover give proof of this. The article reports results of a research project that created the scientific basis for a future building regulation in Germany of glulam made out of acetylated Radiata pine. The article covers experimental and numerical investigations of the bending strength of glulam of acetylated Radiata pine and numerous tests with dowel-type fasteners. The results obtained are the basis for specific glulam strength classes as well as characteristic values for the embedding strength and for the withdrawal parameter of self-tapping screws. The article aims at showing possibilities and limits regarding structural design with glulam made out of acetylated Radiata pine.

Der Beitrag behandelt die Optimierung der Geometrie von vorwiegend axial beanspruchten selbstbohrenden Holzschrauben für den Einsatz in einer Stahl-Holz-Laschenverbindung unter Zug parallel zur Faser. Mit Fokus auf den Stahlbruch werden der Kopf und Ansatzbereich des Gewindes adaptiert und die Veränderungen im Last-Verformungsverhalten anhand von Prototypen versuchstechnisch an bauteilgroßen Laschenstößen und mittels einer numerischen Modellierung verifiziert. Es zeigen sich eine gegenüber herkömmlichen Schraubentypen um 2 bis 8 % gesteigerte Tragfähigkeit, eine Verlagerung des Versagens der Schraube von der Stahlblech-Unterkante tiefer in das Holz sowie die Ausbildung eines Fließgelenks am Beginn der geschaffenen Freistrecke. Letzteres lässt einerseits eine homogenere Lastverteilung zwischen den Schrauben infolge eines erheblich gesteigerten Duktilitätspotenzials und andererseits eine Verbesserung des Tragverhaltens solcher Anschlüsse bei Langzeit- und Zugschwellbelastungen erwarten. Zudem wird ein Vorschlag für den Nettoquerschnittsnachweis für zugbeanspruchte Laschenstöße mit selbstbohrenden Holzschrauben unterbreitet.

Development of an optimized screw geometry for high-stressed steel-to-timber joints
This paper deals with the geometrical optimization of mainly axially loaded self-tapping screws applied in steel-to-timber joints under tension parallel to grain. Focusing on steel failure, the head geometry and the zone before the thread were adapted. Consequently, differences to standard products were verified by laboratory tests on full-scale steel-to-timber joints and also by numerical modeling. A 2 to 8 % increase of load bearing resistance, a displacement of the location of screw failure deeper into the timber member as well as the development of a plastic hinge close to the head are the essential results of this study. Especially the yield deformation leads to a more homogenous load sharing between a group of screws, caused by an increased potential of ductility, and to an enhanced bearing behavior under long term as well as pulsating tensile loadings. In addition to that a proposal for the verification of the net cross-section of tensile joints with self-tapping screws is given.

Seit 2006 werden am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen (Trako) Fügungen und Verstärkungen von Holzbauelementen mit als Bewehrung angeordneten selbstbohrenden Vollgewindeschrauben entwickelt. Sehr positive Ergebnisse wurden in Versuchen mit biegesteifen Rahmenecken für positive und negative Biegemomente erzielt, die im Kurzzeitversuch Bruchlasten von über 80 % der reinen Querschnittstragfähigkeit erreichten. Die hohe Tragfähigkeit bedingt dabei eine entsprechend hohe Auslastung sowohl des Holzquerschnitts als auch des Verbundes zwischen Vollgewindeschrauben und Holz. Vor allem zum Kriech- und Ermüdungsverhalten des Schraubenverbundes unter Langzeitbelastung und Klimawechseln liegen bisher kaum Forschungsergebnisse vor.
Daher wurde in einem eigenen Forschungsprojekt das Tragverhalten der Rahmenecken unter Dauerlast im Außenklima der Nutzungsklasse 2 untersucht. In einem überdachten Versuchsstand wurden Rahmenecken mit zwei hinsichtlich der Tragfähigkeit und Querschnittsauslastung unterschiedlichen Schraubenkonfigurationen über eine Dauer von zwei Jahren belastet. Dabei wurden die zeitabhängigen Verformungen gemessen, um das Kriechverhalten der Verbindung zu beurteilen. Im Anschluss an die Langzeitbelastung wurde die Resttragfähigkeit der Rahmenecken im Bruchversuch ermittelt. Die Größe der Kriechverformung und des Tragfähigkeitsverlustes waren abhängig vom Belastungsniveau und dem Ausnutzungsgrad des Holzquerschnitts. Während bei den hoch ausgelasteten Eckverbindungen eine merkliche Reduktion der Bruchlasten zu beobachten war, erreichten die gering belasteten Ecken nahezu die gleiche Tragfähigkeit wie im Kurzzeitversuch.

Self-tapping screws as connectors and reinforcements - long-term tests on rigid frame corners in exterior climatic conditions
Since 2006 the Chair for Structures and Structural Design at RWTH Aachen University has been developing connections and reinforcements for structural timber elements using fully threaded self-tapping screws. Rigid frame corners made of glued-laminated timber which were joined with these screws performed exceptionally well in short-term load tests reaching more than 80 % of the load bearing capacity of the beam section itself. The high load bearing capacity of the connection implies a high degree of capacity utilisation both for the bond between screws and timber and the timber section. Regarding creep and fatigue of the bond between fully-treaded screws and timber barely any research has been conducted so far.
Thus in the actual research project the structural behaviour of the rigid frame corners was examined under long-term load in exterior climatic conditions (service class 2). A test rig was set up with two types of rigid frame corners differing in the layout of the screw connection and the load bearing capacity. For a period of two years the corners were monitored under continuous and varying loads. The deformations were measured to evaluate the creep of the screws and the connections. Subsequent to the long-term loading the residual strength of the test specimens was determined in breaking tests. The level of creep deformations and the reduction of the load bearing capacity depended on the degree of capacity utilisation of the connections and the timber section. For the specimens with a high degree of utilisation a decrease of load bearing capacity was observed while the ones with a lower degree of utilisation reached almost the same ultimate loads as with short-term loading.

Das Interesse an freien Formen in der Architektur und im Industriedesign nimmt immer stärker zu. Für komplex geformte Strukturen sind faserbasierte Werkstoffe nahezu prädestiniert und bieten gegenüber klassischen Materialien im Bauwesen etliche Vorteile. Dennoch finden diese Materialien nur in seltenen Fällen Einzug in das Bauwesen. Die Abbildung von Geometrie und Materialität stellt dabei eine erhebliche Komplexität dar. Aus diesem Grund wurden von den Autoren neue bionische und multidisziplinäre Ansätze verfolgt, die es erlauben, das Potenzial des Materials für hocheffiziente Strukturen auszuschöpfen. Hierzu wurden ein angepasstes Verfahren zur Fertigung und neue Simulationswerkzeuge zur Planung für Architekten und Ingenieure entwickelt. Die entwickelten Methoden dienten als Grundlage eines im Sommer 2012 umgesetzten Versuchsbaus auf dem Campus der Universität Stuttgart und konnten dadurch erprobt und verifiziert werden. Die Strukturlogik des semitransparenten Pavillons wurde durch die räumliche Anordnung von Carbon- und Glasfasern definiert. Er hatte bei einer Spannweite von 8 m nur eine durchschnittliche Bauteildicke von 4, 6 mm und wog trotz seiner beachtlichen Größe weniger als 320 kg.

Bio-inspired fibre composite structures - principles for fabrication and design
The request of free-form surface generation strategies in architecture and industrial design is ever more increasing. For complex-shaped structures, fibre-based materials are often an obvious choice as they offer numerous advantages compared to traditional building materials and techniques. However, the usage of these materials in the construction field is still limited. Moreover, the design and simulation of fibre-based materials is still a very challenging topic. For these reasons the authors developed an innovative, bionic-inspired and multidisciplinary approach which allows the exploitation of the material potential to create highly efficient structures. Following this purpose, an integrated methodology for the simulation and manufacturing process was conceived for the architects and engineers. The developed methods were the basis for a prototype realized on the campus of the University of Stuttgart in the summer 2012, allowing the testing and proof of the proposed approach. The semi-transparent pavilion spanned 8 m for a thickness of only 4.6 mm and weighed, despite its considerable size, less than 320 kg.

Die Entwicklung kosteneffektiver Offshore Gründungsstrukturen ist notwendig, um die “Energiewende” erfolgreich voranzutreiben. Aufgezeigt wird, wie im Rahmen des BIONA-Projekts “Offshore Foundation nach dem Verfahren ELiSE” eine gewichtsoptimierte Gründungsstruktur einer Offshore Windenergieanlage mithilfe des Verfahrens “Evolutionary Light Structure Engineering” (ELiSE) entwickelt wurde. Dazu schlossen sich die Unternehmen WeserWind GmbH, RLE International GmbH und das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung zusammen, um mit den vorhandenen Kompetenzen in den Bereichen Strukturleichtbau, Produktionsplanung und Finite-Elemente-Simulationen eine neuartige Gründungsstruktur zu konzipieren. Den Ausgangspunkt für die Neuentwicklung bildeten die Geometrien von Planktonorganismen, deren Prinzipien neue Strukturlösungen lieferten.
Technisches Ziel des Projekts war es, durch die Nutzung von biologischen Bauprinzipien eine Gründungsstruktur beispielhaft für eine 5-MW-Anlage zu entwickeln, die gegenüber den bisher genutzten Bauten eine signifikante Verbesserung insbesondere bezüglich Materialeinsatz, aber auch hinsichtlich Fertigung und Montage bei mindestens gleicher Tragfähigkeit aufweist.
Wissenschaftliches Ziel waren Einsatz und Erweiterung des bionischen Leichtbau- und Optimierungsverfahrens ELiSE, um einen neuen Weg zur Entwicklung radikal verbesserter Leichtbaukonstruktionen zu untersuchen.
Durch die Anwendung des ELiSE-Verfahrens konnten die Prinzipien der Natur extrahiert und für die Entwicklung einer neuartigen, leichten und potentiell kostengünstigen Gründungsstruktur erfolgreich eingesetzt werden. Exemplarisch soll indiesem Artikel dargestellt werden, welche Schritte unternommen wurden, um die Zielsetzungen des Projekts zu verwirklichen.

Offshore foundation with the method ELiSE
The development of cost-effective structures for new offshore foundations is an important factor to advance the “Energiewende”. Within the BIONA-project “Offshore Foundation with the method ELiSE”, it is shown how the structure of a foundation of an offshore wind energy plant was developed and optimized in weight by using the method “Evolutionary Light Structure Engineering” (ELiSE). The companies WeserWind GmbH, RLE International GmbH and the Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research came together to design a new lightweight structure using their existing expertise in the areas of structural lightweight design, production planning and finite element simulations. The new development in the field of lightweight design is based on the stable and yet light shells of planktonic organisms which served as archetype for the technical design process.
The project had two main goals: the development of a foundation for a 5-MW wind energy plant for the offshore application in deeper waters by using principles from nature was the technical objective of the project. The design of the foundation had to be characterized by efficient material usage, good manufacturability and economic aspects. In addition, the load capacity of the structure had to stay at least at the same level of traditional design solutions.
The scientific objective was the usage of the bionic lightweight method ELiSE to investigate a new way of developing radically improved lightweight constructions.
By applying ELiSE, lightweight principles were successfully identified in the biological archetypes and transferred to a technical solution. As a result, a new offshore foundation was designed which can be characterized by both lightweight and cost-effectiveness. In this article, the necessary steps of the development of this bionic offshore foundation are exemplarily demonstrated.

Wildbachschutzbauwerke mit energieumwandelnder, filternder oder ablenkender Funktion für Muren unterliegen extremen dynamischen Beanspruchungen und hohen Sicherheitsanforderungen an die Bemessung, die Konstruktion und den Betrieb. Die neue ONR 24801enthält ein standardisiertes Modell zur Bemessung von Wildbachsperren unter Mureinwirkung, welches aus der Vergleichsrechnung gängiger Murenmodelle entwickelt und mit Messergebnissen von Murereignissen kalibriert wurde. Das Modell basiert auf einem statisch-dynamisch gemischten Lastansatz und berücksichtigt auch den Anprall von Einzelkomponenten (Blöcke, Baumstämme) auf das Bauwerk. Der dynamische Teil der Mureinwirkung wird von einem charakteristischen Gerinnequerschnitt auf eine flächengleiche Einwirkungsfläche im zentralen Teil der Sperre übertragen, zusätzlich wird ein statischer Murdruck über die gesamte Bauwerkshöhe angesetzt. Das Modell wurde bereits an einigen Sperrenbauwerken erprobt und stimmt gut mit den in Österreich üblichen Bemessungsansätzen für Wildbachsperren überein.

Standardized load model for design of torrential barriers under debris flow impact
Torrential barriers with energy-dissipating, filtering or deflecting function for debris flow are subject to extreme dynamic stress that presupposes the application of high safety standards for design, construction and maintenance. The newly issued Austrian Standard ONR 24801 provides a standardized model for the design of torrential barriers under debris flow impact, which has been developed from comparative calculation of common debris flow models from engineering practice in torrent control and calibrated by impact measurements of debris flow events. The model is based on a combined static-dynamic stress approach and also takes into account the impulse by a single object (block, tree trunk). The dynamic part of the debris flow stress is transferred from a characteristic cross-section in the torrent to a vertical impact area of same dimension on the central part of the barrier; additionally static debris flow stress is applied. The standardized model was already tested successfully at several torrential barriers and is in good agreement with the common design approaches (experiences) of torrent control in Austria.

Dieser Aufsatz stellt ein Konzept zum Nachweis der inneren Tragfähigkeit pfahlartiger Tragelemente im Boden zur Diskussion. Diese Nachweise werden nach den Baustoffnormen geführt, während die Einwirkungen und Anforderungen den Regeln der Geotechnik unterliegen. Mit der Einführung der neuen Normengeneration ist diese Schnittstelle bei der Umsetzung in die Bemessungspraxis nicht gerade übersichtlicher geworden. Die einheitliche Handhabung des Nachweises der inneren Tragfähigkeit ist eine Notwendigkeit, besonders unter den Aspekten eines vergleichbaren Sicherheitsniveaus und des Wettbewerbs unterschiedlicher Herstellverfahren.

The proof of the internal bearing capacity of pile-like elements in soil
This paper presents an approach for the proof of internal load bearing of pile-like elements in the ground for discussion. These proofs are carried out according to the material standards, while the actions and requirements are subject to the rules of geotechnics. With the introduction of the new generation of standards this interface did not become clearer in practice. The uniform application of proofs of internal load bearing capacity is a necessity, especially in the aspects of a comparable level of safety and competition of different manufacturing technologies.

Die digitale Nahbereichsphotogrammetrie ermöglicht die berührungslose Erfassung von Verformungen, Rissen und anderen Schädigungen bei experimentellen Untersuchungen von Baustoffen, Bauteilen und Baukonstruktionen. Bei Beton bzw. Stahlbeton sind die zu beobachtenden Dehnungen (ca. 3, 5 ‰ Druckbruchdehnung, ca. 0,1 ‰ Zugbruchdehnung) und Rissbreiten (ab 0,05 mm) im Vergleich zu anderen Materialien sehr klein. Bei Betonbauteilen wird die digitale Nahbereichsphotogrammetrie daher oft an der Leistungsgrenze betrieben. Dann entscheidet die optimale Wahl maßgebender Systemparameter darüber, ob die Messaufgabe mit hinreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann. In einer systematischen Studie zu maßgebenden Systemparametern wurden Einflussgrößen und Abhängigkeiten mit einer üblichen Photogrammetrieanlage untersucht. Zu den untersuchten Systemparametern zählen Parameter der Bildaufnahme - wie Signalisierung, Beleuchtung, Belichtung, Bildrate, Objektposition - und Parameter der Bildauswertung - wie Größe, Anzahl und Position der Facetten. Wesentliche Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert. Daraus werden Empfehlungen für Systemparameter beim praktischen Einsatz, erreichbare Messgenauigkeit und Hinweise zu Anwendungsgrenzen abgeleitet.

Digital photogrammetry in construction engineering - Influence of major system parameters and accuracy potential in applications
Digital close range photogrammetry enables non-contact acquisition of deformations, cracks and other damages from materials, members and building constructions. Strains of concrete and reinforced concrete (ca. 3,5 ‰ ultimate compression strain, ca. 0,1 ‰ ultimate tension strain) and crack widths (from 0,05 mm) are very small compared to other materials. Thus, digital close range photogrammetry often operates on its limits when being applied to concrete structures. The optimal choice of major system parameters decides whether measurements can be accomplished with sufficient accuracy. In a systematic study of relevant system parameters influences and interdependencies were investigated by means of conventional digital photogrammetry equipment. System parameters studied include both the image acquisition process - such as signaling, lighting, exposure, frame rate, object location - and the image analysis parameters - such as size, number and position of facets. Key results are presented and discussed. Finally, recommendations are derived for system parameters in practical application and application limits.