Die übliche Formel nach Jáky und ein jüngerer Ansatz für den Erdruhedruckbeiwert K0 werden erläutert und kritisch bewertet. Im vorliegenden Bericht wird aus einem sehr einfachen Materialgesetz für proportionale Verformungs- und Spannungspfade, das mit hochgenauen Quaderverformungsversuchen an Sand erhalten wurde, eine Gleichung zur Bestimmung des Ruhedruckbeiwerts als Funktion des Reibungswinkels und des Dilatanzverhältnisses bei triaxialer Kompression entwickelt. Die enthaltenen Materialkonstanten lassen sich mit einem gewöhnlichen D-Triaxialversuch bestimmen. Die K0-Werte aus dem vorgestellten Materialgesetz sind deutlich größer als die Werte aus den genannten bestehenden Ansätzen. Die Unterschiede nehmen mit zunehmendem Reibungswinkel und Dilatanzverhältnis zu.

The coefficient of earth pressure at rest K0 of frictional soils - material law and determination from results of a standard triaxial test
The conventional formula of Jáky and a newer calculation approach for the coefficient of earth pressure at rest (K0) are reviewed and evaluated. Considering a straightforward material law for proportional strain and stress paths observed with highly accurate rectilinear extension tests on sand, an equation for the K0 value as a function of the angle of internal friction and the ratio of dilatancy under triaxial compression is deduced. The included constants can be determined with an ordinary drained triaxial compression test. The K0 values resulting from the presented material law are significantly higher than the values from the existing methods. The differences increase with increasing angle of internal friction and ratio of dilatancy.

Während des zweiten Weltkriegs wurden über Deutschland ca. 1.400.000 t Bomben abgeworfen. Sofern die Gefährdungsabschätzung einen Kontaminationsverdacht bestätigt, muss im Zuge des Räumkonzepts der Gefährdungsbereich bzw. die sichere Entfernung abgeschätzt werden. Für zivile Anwendungsbereiche wie die Kampfmittelräumung ist ein Hilfsmittel wünschenswert, anhand dessen der Gefährdungsbereich bzw. die sichere Entfernung. Außerhalb der ein Gebäude unbeschädigt bleibt, schnell und einfach abgeschätzt werden kann. Die Vorgehensweise zur Entwicklung eines solchen Hilfsmittels wird beispielhaft für oberflächennahe, unterirdische Explosionen mit einer Ladungsmasse von 125 kg TNT, einem trockenen Sand als Baugrund, flachgegründete Gebäude ohne Kellergeschoss und Ladungstiefen von 0,5 bis 2 m vorgestellt.

Estimating the safe distance from underground explosions
During World War II about 1,400,000 tons of bombs were dropped over Germany. If the hazard assessment confirms a suspicion of contamination, the danger zone or the safe distance must be estimated in the course of the clearing concept. For civilian applications such as clearing of ordnance, a tool is desirable to estimate quickly and easily the hazard area respectively the safe distance outside which a building remains undamaged. The procedure for developing such a tool is exemplified for near-surface, underground explosions with a charge of 125 kg TNT, dry sand as foundation soil and a building with shallow foundation without basement and charge depths of 0.5 to 2 m.

Böden mit schlechten bautechnischen Eigenschaften können durch Maßnahmen zur Bodenbehandlung für den Erdbau nutzbar gemacht werden. Einer solchen Maßnahme vorauszugehen hat der Nachweis über die Eignung des gewählten Verfahrens. Bei der Durchführung der Eignungsprüfung im Sinne des straßenbautechnischen Regelwerks wird i. d. R. nur die zugegebene Bindemittelmenge variiert. Die Auswertung der Daten erlaubt dann unglücklicherweise keine Verallgemeinerungen über die tatsächlich untersuchten Mischungen hinaus. Dabei ist bekannt, dass neben der Bindemittelmenge auch die Trockendichte die Festigkeit von verbesserten Böden maßgeblich beeinflusst. In der vorliegenden Studie wird über die Anwendbarkeit eines Verfahrens zur realitätsnahen Abbildung des Zusammenhangs zwischen Druckfestigkeit, Trockendichte (Porenanteil) und Bindemittelanteil berichtet und die Anwendbarkeit auf die im Erdbau üblichen, nicht ideal homogenen Mischungen geprüft. Die Analyse stützt sich auf die einaxiale Druckfestigkeit von Probekörpern, die aus Mischungen aus jeweils drei feinkörnigen Böden mit Zement hergestellt wurden. Es wird gezeigt, dass das Verfahren grundsätzlich angewendet werden kann und welche Randbedingungen beachtet werden sollten. Abschließend werden Empfehlungen für die Anwendung des Verfahrens bei der Eignungsprüfung vorgestellt.

Prediction of the strength evolution of cement-treated soils by means of the Porosity/Binder-Index
The usability of marginal soils for earthwork construction purposes can be improved by employing soil treatment measures. The applicability of such measures has to be confirmed in advance by laboratory tests. Within the scope of German road construction regulations concerning such suitability tests, the quantity of binder is varied exclusively. Unfortunately, the evaluation of the data obtained from such tests does not permit any generalizations beyond the mixtures actually investigated, and the influence of dry density on strength of treated soils cannot be accounted for. The present study reports on the applicability of a method to realistically capture the relationship between compressive strength, dry density (porosity) and binder content to non-homogeneous mixtures. The analysis is based on test results from unconfined compression tests on specimens produced from mixtures of three fine-grained soils respectively with cement. It is shown that the method can principally be used for such mixtures and it is also shown which boundary conditions apply for a proper use. Recommendations for the application of the method within the scope of suitability testing are presented.

Saisonale Geotextilien werden in speziellen Anwendungsfällen eingesetzt, bei denen ein Abbau des Materials nach einer gewissen Zeit erwünscht ist. Hierbei handelt es sich meist um Begrünungshilfen und temporären Erosionsschutz. In dieser Arbeit wurden bioabbaubare Polyester verwendet, die als Ersatzmaterialien für konventionelle Kunststoffe in Geotextilien in Betracht gezogen werden können. Es wurden Fasern aus vier verschiedenen Biokunststoffen hergestellt und die mechanischen Eigenschaften mit PP-Fasern verglichen. Die Kurzzeitstabilität wurde über einen Schnellbewitterungstest untersucht, wobei Blendfasern, bestehend aus zwei verschiedenen Biokunststoffen, besonders vielversprechend abschnitten. Im Anschluss wurden die erzeugten Fasern zu Vliesen gepresst, um versuchsweise Geotextilien herzustellen.

The use of biodegradable polyesters in seasonal geotextiles
Seasonal geotextiles are used in specific applications, where material degradation is desired after a certain time period. Examples are geotextiles for revegetation or erosion control mats, which are only needed temporarily. In this work, biodegradable polyesters were used, which are a promising alternative to conventional plastics used in geotextiles. Four different bio-materials were used for fibre production and the results from mechanical testing were compared to PP fibres, which were produced the same way. The short-time stability was determined by an accelerated artificial weathering test. Here, blend fibres consisting of two different bio-plastics showed the most promising results. Furthermore, the produced bio-fibres where hot pressed to form fibre mats to obtain a small geotextile sample.

Porenrauminjektionen mit Acrylatgel werden zur Festigkeitssteigerung und zur Abdichtung des Baugrunds durchgeführt. Um die Standsicherheit eines Bauwerks nach dem Injektionsvorgang zuverlässig beurteilen zu können, müssen die Injektionskörper auf ihr bodenmechanisches Verhalten untersucht werden. Das Bruchverhalten wird hierbei häufig mit dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium für Boden und Fels abgebildet. Experimentelle Laborversuche an Acrylatgel-Injektionskörpern haben gezeigt, dass der Zuwachs der Scherfestigkeit bei steigender Normalspannung nichtlinear ist und in der Konsequenz mit dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium die Festigkeit des Injektionskörpers überschätzt wird. Auf dieser Erkenntnis aufbauend wurden an einer Baugrube numerische Vergleichsberechnungen durchgeführt. In den Berechnungen wurden u. a. die Bruchkriterien nach Mohr-Coulomb und Hoek-Brown berücksichtigt. Basierend auf den experimentellen und numerischen Untersuchungen wird ein für die Baupraxis relevantes Bruchkriterium für Acrylatgel-Injektionskörper vorgestellt, das es ermöglicht, die Festigkeit bzw. die Standsicherheit eines Bauwerks zutreffend beurteilen zu können.

Shear behavior of acrylate gel grouted bodies - Safety-relevant findings on the selection of the failure criterion
Pore space grouting with acrylate gel is carried out to increase the strength and seal the subsoil. In order to assess the stability of a structure after the grouting process, the grouted bodies must be examined for their soil mechanical behavior. The shear strength is often described with the Mohr-Coulomb failure criterion for soil and rock. Experimental laboratory tests on an acrylate gel grouted body have shown that the increase in shear strength is not linear with increasing normal stress and, in consequence of the Mohr-Coulomb failure criterion, the strength of the grouted body is overestimated. Based on this knowledge, numerical comparison calculations were carried out on an excavation pit. In the calculations, the failure criteria according to Mohr-Coulomb and Hoek-Brown were taken into account. Based on the experimental and numerical investigations, a failure criterion relevant for the construction practice for acrylate gel grouted bodies is determined in order to correctly assess the strength and stability of a building.

Die Tragfähigkeitsbewertung von Bestandsmauerwerk aus der Nachkriegszeit stellt besonders in Gebieten, wo aufgrund der Vielzahl an zerstörten Gebäuden rasch Wohnraum geschaffen werden musste, ein bedeutendes Thema dar. Aufgrund der fortschreitenden Lebensdauer der Gebäude und der damit verbundenen baulichen Maßnahmen sowie der innerstädtischen Wohnraumverdichtung ist das Mauerwerk hinsichtlich seiner Tragfähigkeit nachzuweisen. Unter anderem wurden im Zeitraum von 1945 bis 1965 speziell im Wohnbau Hohlblocksteine aus Ziegelsplittbeton, sog. Vibrosteine, als tragendes Mauerwerk verbaut. Da herkömmliche zerstörungsfreie und zerstörungsarme Prüfmethoden bei Hohlblocksteinen nur bedingt zur Festigkeitsbestimmung herangezogen werden können, ist die Kenntnis über die charakteristischen Materialeigenschaften von besonderer Relevanz. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden am Bestand Vibrosteine entnommen und experimentell Festigkeits- sowie Verformungseigenschaften an Mauerstein und Mauerwerk bestimmt. Die durchgeführten Untersuchungen sollen Aufschluss über das charakteristische Materialverhalten der Hohlblocksteine aus Ziegelsplittbeton der Nachkriegszeit geben und Grundlagen für zukünftige Tragfähigkeitsbewertungen des Gebäudebestands bieten.

An der Schnittstelle zwischen herkömmlichen Lehm- und modernen Massivbaustoffen haben sich in jüngerer Vergangenheit zementstabilisierte Lehmsteine als vielversprechende Alternative für den Mauerwerksbau entwickelt. Sie bergen das Potenzial, die ökologischen und ökonomischen Vorteile des Lehmbaus zu nutzen, ohne die übliche Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit aufzuweisen. Die gültigen Normen und Regelungen erlauben jedoch keine ingenieurmäßige Bemessung eines Mauerwerks aus zementstabilisierten Lehmsteinen. Zur Untersuchung des Potenzials zementstabilisierter Lehmsteine befasst sich der vorliegende Aufsatz daher eingehend mit den verschiedenen Einflussfaktoren der Herstellung, der Weiterverarbeitung zum Mauerwerk und der Witterung. Die Erkenntnisse und Angaben aus der Fachliteratur und der Anwendung in Ostafrika werden hierbei durch Druckfestigkeitsprüfungen an zementstabilisierten Lehmsteinen und Mauerwerksprüfkörpern verifiziert und ergänzt. Dieser ganzheitliche Ansatz ermöglicht eine Bewertung der Druckfestigkeit zementstabilisierter Lehmsteine mit einer anschließenden Bemessung in Anlehnung an das vereinfachte Verfahren nach Anhang A der DIN EN 1996-3. Darauf aufbauend wird ein Ausblick auf künftige Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsgrenzen eines Mauerwerks aus zementstabilisierten Lehmsteinen gegeben.

Das Bauen heute ist geprägt von einer Vielzahl von Anforderungen, Nachweisen und Pflichten. Während noch bis vor kurzer Zeit v. a. statische und bauphysikalische Anforderungen an Gebäude formuliert wurden, werden in zunehmendem Maße Anforderungen zur Begrenzung von CO2-Emissionen oder zur Reduzierung der grauen Energie gestellt, welche klimapolitisch eine immer größere Rolle spielen. Mit der Einführung des 1. Leitfadens für Nachhaltiges Bauen im Jahr 2001 war das nachhaltige Bauen eine Königsdisziplin und konnte über entsprechende Nachhaltigkeitszertifikate den Wert einer nachhaltigen Immobilie steigern. Heute wird Nachhaltigkeit von Gebäuden zunehmend als Standard angesehen und in Zukunft über Gesetze und/oder Verordnungen auch als ein solcher eingefordert werden. Wie sich der Stellenwert des nachhaltigen und v. a. des ökologischen Bauens sowie die Qualität der Ökobilanzdaten für Bauprodukte ebenso wie die Bewertungs- und Bilanzierungsmethodik für die Ökobilanzierung im Laufe der Zeit verändert haben, wird in diesem Aufsatz näher erörtert.

Mauerwerk besitzt sehr gute Eigenschaften zum vertikalen Lastabtrag, dagegen können horizontale Lasten z. B. durch Erdbeben, insbesondere quer zur Ebene (Out of Plane, Plattenschub), nur begrenzt aufgenommen werden. Das Out-of-Plane-Verhalten von unbewehrten Mauerwerkswänden ist von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig und aufgrund der starken Nichtlinearität sehr komplex. Trotz der baupraktischen Relevanz hat sich in Literatur und Normung kein einheitliches Modell zur Berechnung der Tragfähigkeit etabliert. In diesem Beitrag werden Rütteltischversuche mit Ziegelmauerwerk zur Untersuchung des Out-of-Plane-Verhaltens von einachsig spannenden unbewehrten Mauerwerkswänden vorgestellt und die wesentlichen Ergebnisse aufgeführt. Weiterhin wird ein analytisches Ingenieurmodell zur Bestimmung der Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter mithilfe der Versuche verifiziert.

Stahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus Mauerwerk weisen nach Erdbeben häufig schwere Schäden auf. Gründe hierfür sind die Beanspruchungen der Ausfachungswände durch die aufgezwungenen Rahmenverformungen in Wandebene und die gleichzeitig auftretenden Trägheitskräfte senkrecht zur Wandebene in Kombination mit der konstruktiven Ausführung des Ausfachungsmauerwerks. Die Ausfachung wird in der Regel knirsch gegen die Rahmenstützen gemauert, wobei der Verschluss der oberen Fuge mit Mörtel oder Montageschaum erfolgt. Dadurch kommt es im Erdbebenfall zu lokalen Interaktionen zwischen Ausfachung und Rahmen, die in der Folge zu einem Versagen einzelner Ausfachungswände oder zu einem sukzessiven Versagen des Gesamtgebäudes führen können. Die beobachteten Schäden waren die Motivation dafür, in dem europäischen Forschungsprojekt INSYSME für Stahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus hochwärmedämmenden Ziegelmauerwerk innovative Lösungen zur Verbesserung des seismischen Verhaltens zu entwickeln. Der vorliegende Beitrag stellt die im Rahmen des Projekts von den deutschen Projektpartnern (Universität Kassel, SDA-engineering GmbH) entwickelten Lösungen vor und vergleicht deren seismisches Verhalten mit der traditionellen Ausführung der Ausfachungswände. Grundlage für den Vergleich sind statisch-zyklische Wandversuche und Simulationen auf Wandebene. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die erdbebensichere Auslegung von Stahlbetonrahmentragwerken mit Ausfachungen aus Ziegelmauerwerk abgeleitet.

Das Thema Ökobilanzen im Gebäudekontext spielt umwelt- und gesellschaftspolitisch eine immer bedeutendere Rolle. Dieser Artikel analysiert den Aspekt Klimaschutz im Rahmen von Nachhaltigkeitsbewertungen von Gebäuden. Im Hinblick auf gebäudebezogene Ökobilanzen wird ein Überblick über fünf gängige, in der Fachwelt anerkannte Ökobilanzstudien (LCEE, RUB, KÖNIG, FIW, STEINBEIS) gegeben. Insbesondere werden die in den Studien getroffenen Annahmen und Rahmenbedingungen sowie die Auswirkungen auf die Ergebnisse analysiert. Dazu werden in Form einer vergleichenden Betrachtung Gemeinsamkeiten sowie wesentliche Unterscheidungsmerkmale der einzelnen Untersuchungen aufgezeigt.

Mauerwerk muss neben dem vertikalen und horizontalen Abtrag von Lasten in der Ebene auch Lasten rechtwinklig zur Ebene (out-of-plane), z. B. infolge Erdbeben, standhalten. Das out-of-plane-Verhalten von unbewehrten Mauerwerkswänden ist von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig und aufgrund der starken Nichtlinearität sehr komplex. Aktuelle Bemessungsverfahren in der deutschen Normung sind nicht explizit für das out-of-plane-Verhalten entwickelt und enthalten zum Teil erhebliche Konservativitäten.
In diesem Beitrag werden Rütteltisch-Versuche mit wärmedämmendem Ziegelmauerwerk zur Untersuchung des out-of-plane-Verhaltens von einachsig spannenden unbewehrten Mauerwerkswänden vorgestellt. Wie in vorangegangenen numerischen Untersuchungen bereits gezeigt wurde, werden in vorhandenen Bemessungsansätzen und Modellen wesentliche Einflussfaktoren vernachlässigt und die Tragfähigkeit damit stark unterschätzt. In den dargestellten Versuchen werden diese numerischen Untersuchungen und deren Resultate experimentell verifiziert. Weiterhin wird die Entwicklung eines analytischen Ingenieurmodells zur Bestimmung der Kraftverformungsbeziehung und der out-of-plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter vorgestellt.

Die Standsicherheit historischer Mauerwerksbauten muss nicht nur bei gewöhnlichen Einwirkungen, sondern auch während Naturkatastrophen gewährleistet sein. Die seismische Bestandsbewertung der gründerzeitlichen Bausubstanz in Wien ist ein zentrales Thema in der qualitativen sowie konstruktiven Tragwerksbeurteilung. Obwohl der Mauerwerksbau seit vielen Jahrhunderten Anwendung findet, stellt die realistische Tragwerksbewertung eine hochkomplexe Herausforderung dar. Die nach aktuellen Regelwerken zur Nachbemessung herangezogenen Berechnungsmethoden vermögen nur unzureichend das reale Tragverhalten sowie die mögliche Aktivierung der globalen Versagensmechanismen wiederzugeben. Dies führt dazu, dass vereinfachte Nachweise rechnerisch oftmals nur schwer gelingen und zur Kompensation fragwürdige Verstärkungsmaßnahmen ergriffen werden, obwohl der Altbestand bereits einige Beben erlebt und überwiegend schadfrei überstanden hat. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den aktuell zur Erdbebennachbemessung verwendeten Ansätzen und verfolgt den Zweck, Problempunkte aufzuzeigen und sie einem leistungsfähigen, an Versuchsreihen gestützten Materialmodell zur räumlichen Tragwerksanalyse des historischen Altbestandes gegenüberzustellen. Es wird gezeigt, dass die herkömmlichen Berechnungsmethoden für den gemauerten Altbestand ohne Berücksichtigung der Interaktions- und Lastumlagerungseffekte sowie der charakteristischen Konstruktionsweise das reale Tragverhalten nur teilweise abbilden. Die Arbeit soll einen Beitrag zur technischen Fachdiskussion zur Erdbebensicherheit des Altbestandes darstellen sowie die Diskussion zur Formulierung realistischer Berechnungsmodelle beleben.

Zyklische Schubversuche sind eine gängige Methode, um die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten von Wänden bei dynamischen Belastungen in horizontaler Richtung, wie sie zum Beispiel bei Erdbeben auftreten, zu beurteilen. In der vorliegenden Arbeit werden zyklische Schubversuche an 36 Wänden aus verschiedenen Mauerwerksarten beschrieben, die Testergebnisse gezeigt und mit rechnerischen Widerständen laut Eurocode 6 verglichen. Nach einer Auflistung der verwendeten Baustoffe werden für alle untersuchten Wände die verwendeten Materialien und deren Abmessungen angegeben. Darauf folgt eine Beschreibung der verwendeten Versuchsaufbauten an den Instituten UTCB in Bukarest sowie ZAG in Ljubljana. Den Hauptteil bilden die Darstellung der Messwerte hinsichtlich erreichbarer Traglasten und Driftwerte sowie die Ermittlung einer bilinearen Näherung für jeden Versuch. Im Anschluss daran werden die einhüllenden Kurven der Hystereseschleifen aller Versuche gezeigt und miteinander verglichen. Abschließend wird ein Vergleich der gewonnenen Versuchsergebnisse mit rechnerischen Widerständen laut Eurocode 6 gezeigt. Mit diesen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Wände aus Mauerwerk große Driftkapazitäten aufweisen und die Bemessung mit den Modellen des Eurocode 6 sehr realitätsnahe Ergebnisse liefert und bei der Bemessung von Mauerwerk aus betonverfüllten Ziegeln mit einer Verbundsteinfestigkeit - vor allem für stärker bewehrte Wände - konservativere Ergebnisse erzielt werden.

Hochfeste Baustähle ermöglichen schlanke und materialsparende, damit auch besonders nachhaltige Konstruktionen. In dem zukünftig anzuwendenden Eurocode 3-1-1 der zweiten Generation wird die Bemessung von Stahlbauten mit Stahlsorten bereits bis S700 geregelt sein. Gleichwohl hat das zuständige Normungsgremium CEN/TC250/SC3 ihre Working Group 12 beauftragt, schon jetzt Regeln für die Stahlbaubemessung mit Stahlsorten des Bereichs S700 bis S960 auszuarbeiten. Die in diesem Zusammenhang stehenden Werkstoffanforderungen sind ganz zu Beginn der Arbeiten zu klären. So stellt sich die Frage, ob die Anforderungen, wie sie bisher an Stähle bis S700 formuliert wurden, nicht nur hinsichtlich der Größe der Mindest- oder Grenzwerte weiter Bestand haben können, sondern auch, ob die jeweilige Art der Anforderungen noch angemessen sein würde. In diesem Aufsatz wird über den Stand der Untersuchungen des hierzu im Rahmen des HOCHFEST-Forschungsverbunds eingerichteten Forschungsprojekts berichtet. Er diskutiert die derzeitigen Werkstoffanforderungen hinsichtlich einer Übertragung auf Stähle bis S960, gibt einen Überblick über die Forschungsmethoden und zeigt mögliche Alternativen auf. Das Forschungsprojekt P1509 ist noch nicht abgeschlossen und weitere Ergebnisse sind noch zu erwarten. Tendenzen zeichnen sich jedoch bereits jetzt ab.

Investigations on material requirements of high-strength steels - FOSTA research network HOCHFEST
Structural steels with higher strengths enable slender and material saving, thus particularly sustainable construction. In the second generation of EC3-1-1, which will be applied in the future, design of steel structures is already possible up to steel grade S700. However, already now, the standardization committee CEN/TC/250/SC3 has commissioned the respective WG12 to prepare rule proposals for the Eurocodes for the design of steel structures using steel grades in the range S700 to S960. Clarification of the material requirements in this context is at the very beginning of the works. The question arises as to whether the set of requirements as formulated so far for the steels up to S700 can continue to exist not only in the amount of minimum or limit-values, but also whether the type of requirements would then still be appropriate. This article reports on the status of the investigations in this respect of a research project P1509 set up within the framework of High Strength Research Network (HOCHFEST). It discusses the current material requirements with regard to a transfer to steels up to S960 in type and value, gives an overview of the research methods and points out possible alternatives. The research project is not yet completed and further results are therefore to be expected. However, tendencies are already emerging.

Für die Herleitung und Verifikation der Bemessungsgrundlagen für kaltgeformte, hochfeste Kran- und Gerüstbaurohre bis zu S960 liegen bisher kaum Versuchsergebnisse vor. In diesem Beitrag stellen die Autoren die Durchführung und Ergebnisse zentrischer Knickversuche an derartigen Rohren vor. Messungen von Eigenspannungen über das Sägeschnittverfahren an unverzinkten und verzinkten Rohren in S960 werden erläutert und diskutiert. Zudem werden die mittels 3D-Scan erfassten geometrischen Imperfektionen der Prüfkörper evaluiert und mit den Ansätzen der Europäischen Knicklinien verglichen. Die Verformungen der Prüfkörper in den Knickversuchen wurden dabei über digitale Bildkorrelation (DIC) erfasst. Die Effekte der Verzinkung und der Knickrichtung auf die Traglast werden hervorgehoben und erläutert.

Experimental investigations on high-strength CHS for crane- and scaffolding construction
So far, only a limited amount of experimental results is available for the derivation and verification of design principles for cold-formed, high-strength crane and scaffolding tubes up to S960. In this article, the authors present the conduction and results of buckling tests on centrally loaded scaffolding and crane tubes of steel grades up to S960. Measurements of residual stresses as structural imperfections using the sectioning method are discussed on ungalvanized and galvanized CHS in S960. Additionally, the geometric imperfections of the test specimens, which were captured by 3D scanning, are discussed and compared with the approaches of the European buckling curves. The deformations of the test specimens in the buckling tests were recorded using digital image correlation (DIC). The effects of galvanization and the buckling direction on the load-bearing capacity are highlighted and elucidated.

Weltweit wird die Lagertechnik durch den boomenden Onlinehandel, begrenzte Flächenkapazitäten und immer größere Bauhöhen von Regallagern geprägt. Die technische Ausführung von Regalanlagen folgt der rasanten Entwicklung in der Logistik jedoch nur schleppend. Auch das Potenzial von modernen höchstfesten Stählen, die sich im Automobil- und Maschinenbau längst durchgesetzt haben, wird in der modernen Lagertechnik nicht ausgeschöpft, obwohl Fachbodenregale für den Einsatz von höchstfesten Stählen prädestiniert sind. Das Ziel des FOSTA-Forschungsvorhabens P1512 (IGF Nr.21465/N) war daher die Erarbeitung der werkstoffspezifischen, fertigungs- und bemessungstechnischen Grundlagen zum Einsatz von höchstfesten Stahlblechen in Fachbodenregalen. Hierzu wurde einerseits die Eignung verschiedener hochfester Stähle für ihren Einsatz bei Fachböden und Stützen geprüft. Andererseits wurde durch experimentelle Untersuchungen das Trag- und Stabilitätsverhalten von Fachbodenregalstützen aus hochfesten Stählen analysiert; numerische Simulationen dienten der Optimierung von Stützengeometrien, sodass deren Querschnitte bei geringstmöglichem Materialeinsatz bestmöglich ausgenutzt werden können.

Optimized shelving racks through the use of high-strength steel
Warehouse technology worldwide is characterized by booming online trade, limited space capacities and greater heights of rack structures. However, the technical design of racking systems follows the rapid development in logistics only sluggishly. The potential of modern high-strength steels, which have long been established in automotive and mechanical engineering, is not fully exploited in modern storage technology, even though shelving is predestined for the use of high-strength steels. The aim of the FOSTA research project P1512 (IGF Nr.21465/N) was therefore to develop the material-specific, manufacturing and dimensioning fundamentals for the use of high-strength steels in shelving. For this purpose, on the one hand, the suitability of various high-strength steels for their use in floors and supports was tested. On the other hand, the load-bearing and stability behavior of shelf uprights made of high-strength steel was analyzed through experimental investigations; numerical simulations are used to optimize upright geometries so that their cross-sections can be utilized with the lowest possible material input.

In Konstruktionen des Landmaschinenbaus aus dickeren Blechen (ca. 3-10 mm) findet die Klebtechnik bislang nur wenig Anwendung, obwohl sie in anderen Einsatzgebieten bereits ein etabliertes Fügeverfahren darstellt und viele Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren bietet, da es bisher an Regelwerken bei der Auslegung derartiger Verbindungen fehlt. Ein wesentliches Kriterium bei der Auslegung von Verbindungen im Landmaschinenbau ist die Ermüdungsfestigkeit aufgrund der langen Nutzungsphase der Produkte und der in der Landtechnik vorherrschenden Belastungscharakteristika. Geklebte Verbindungen weisen ein hervorragendes Verhalten bei zyklischer Belastung auf. Die steigenden Anforderungen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Leichtbau führen zu einem Umdenken, da durch den vermehrten Einsatz höherfester Stahlwerkstoffe in Kombination mit der Klebtechnik dieses als umsetzbar erscheint. Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Auslegung geklebter Verbindungen in Konstruktionen mit höherfesten Stahlwerkstoffen in Anlehnung an die FKM-Richtlinie. Die betriebsrelevanten Beanspruchungen der Landtechnik werden analysiert und an speziellen Probekörpern untersucht. Dabei werden sowohl die mechanischen, thermischen und medialen Einflussfaktoren als auch der Einfluss der Klebfugengeometrie und von Betriebslastenkollektiven untersucht. Die Erkenntnisse werden in einer KMU-relevanten Vorgehensweise zur Ermittlung von Abminderungsfaktoren zusammengefasst, wodurch die Auslegung der Bauteilfestigkeit sowohl statisch als auch dynamisch möglich ist.

Design method for bonding ultra-high-strength steel materials in agricultural machinery construction
In agricultural machinery constructions made of thick metal sheets (approx. 3-10 mm), adhesive bonding technology has so far only been used to a limited extent, even though it is already an established joining method in other areas of application and offers many advantages over other joining methods because up to now there has been a lack of regulations for the design of such joints. An essential criterion in designing joints in agricultural machinery construction is fatigue strength because the long service life of the products is decisive. Bonded joints exhibit excellent behaviour under cyclic loading. The increasing demands for resource efficiency and lightweight construction are leading to a rethink in agricultural machinery and plant construction because this can be implemented by using higher-strength steel materials in combination with adhesive bonding technology. The aim is to develop a methodology for designing bonded joints in constructions with high-strength steel materials based on the FKM guideline. The operationally relevant loads of agricultural engineering are analysed and examined on technological and component-like test specimens. The mechanical, thermal, and medial influencing factors and the influence of the bonded joint geometry and the operating load collectives are investigated. The findings are summarised in an SME-relevant procedure for determining reduction factors, making it possible to calculate the component strength statically and dynamically.

Die Wirksamkeit der Schweißnahtnachbehandlung durch höherfrequente Hämmerverfahren (HFH) zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit wurde bereits durch eine Vielzahl von Studien belegt. Durch die robotergesteuerte Anwendung der HFH-Verfahren soll die Schweißnahtnachbehandlung in den Herstellprozess automatisiert geschweißter Bauteile integriert werden können und ein wirtschaftlicher Einsatz der HFH-Behandlung innerhalb der Serienfertigung ermöglicht werden. Zudem kann eine automatisierte Qualitätskontrolle in den Nachbehandlungsprozess eingebunden werden, die eine genauere Vermessung der Nahtgeometrie als konventionelle Messmethoden ermöglicht. Dieser Beitrag befasst sich mit der gerätespezifischen Entwicklung einer robotergesteuerten Anwendung der HFH-Nachbehandlung mit dem HiFIT-Gerät sowie einer automatisierten Qualitätskontrolle. Anschließend wird die Verifizierung der Wirksamkeit der automatisierten HFH-Nachbehandlung anhand von Ermüdungsversuchen und der Vermessung der Eindruckgeometrie dargestellt.

Automated post weld treatment by High Frequency Impact Treatment
The effectiveness of post weld treatment by High Frequency Mechanical Impact Treatment (HFMI) to increase the fatigue strength has already been proven by numerous studies. An automated application of HFMI-treatment can be integrated in the manufacturing process of automated welded constructions and enables an economical use of HFMI-treatment within series production. Furthermore, an automated quality control can be embedded in a robot-controlled HFMI-process, which enables a more precise measurement of the weld geometry than conventional measuring methods. This article covers the device-specific development of a robot-controlled application of HFMI-treatment by the HiFIT-tool as well as an automated quality control. Following, the verification of the effectiveness of an automated HFMI-treatment by fatigue tests and the measurement of the geometry of the HFMI groove is presented.

Die Anwendung von Zuggliedern aus Carbon ist durch die außergewöhnlich gute Ermüdungs- sowie hohe Zugfestigkeit des Werkstoffs motiviert. Ferner ergibt sich gegenüber Stahl eine deutliche Reduzierung des Querschnitts. Perspektivisch sollen damit u. a. Stahlzugglieder im Netzwerkbogenbrückenbau ersetzt werden. Das Tragverhalten von Carbonzuggliedern im Brandfall ist jedoch bislang unbekannt. Daher wurden mittels Bauteilbrandversuchen die Versagensmechanismen untersucht sowie anhand gewonnener Versuchsdaten eine exemplarische Einschätzung zur Gleichwertigkeit gegenüber konventionellen Stahlzuggliedern vorgenommen. Der Beitrag beschreibt realmaßstäbliche Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern, die im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa durchgeführt wurden. Das Versuchsprogramm umfasste vier Carbonzugglieder mit kreisrunden Querschnitten in zwei verschiedenen Durchmessern, 36 mm und 51 mm. In Ermangelung eines präskriptiven Brandszenarios für den im Projekt vorgesehenen Anwendungsfall und aus Gründen der Vergleichbarkeit erfolgte die Brandbeanspruchung nach Einheitstemperaturzeitkurve (ETK). Neben den Längsverformungen der Zugglieder wurden auch die Bauteil- und Brandraumtemperaturen aufgezeichnet.

Fire testing of loaded carbon tension members
The application of carbon tension members is motivated by extraordinary well fatigue behaviour and high tensile strength of the material. Compared to steel, cross sections can be reduced. Steel tension members used for network arch bridges shall be replaced in perspective. The loadbearing behaviour of carbon tension members in case of fire is still unknown. Therefore, fire tests were performed to investigate the failure mechanisms. Based on the derived test data the comparability to conventional steel tension members was estimated. This paper describes real scale fire testing of mechanically loaded carbon tension members, carried out as a part of the joint research project NeZuCa. The test setup consisted of four carbon tension members with circular cross sections and diameters of 36 mm and 51 mm. In absence of a prescriptive fire scenario for the application case intended in the research project and to ensure comparability, a fire exposure according to standard temperature/time curve was chosen. The elongation of the tension members as well as the temperatures of the specimen and the furnace were recorded.

Um eine ausreichende Verfügbarkeit der Brückeninfrastruktur gewährleisten zu können, werden Lösungen benötigt, welche den hohen Verkehrsbeanspruchungen dauerhaft zuverlässig standhalten und gleichzeitig durch Ressourcenschonung einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Das Prinzip der Netzwerkbogenbrücke erlaubt effiziente und verformungsarme Brückentragwerke mit Spannweiten bis über 300 m unter Einsatz von schlanken, vorwiegend normalkraftbeanspruchten Haupttraggliedern. Der Einsatz des Hochleistungswerkstoffs Carbon (unidirektionale Carbon Fiber Polymer Composite, UD-CFPC) erlaubt eine äußerst leistungsfähige Leichtbaulösung für hoch beanspruchte Zugglieder und eröffnet zudem Einsparpotenziale im Primärtragwerk. Carbonzugglieder sind gegenwärtig nicht bauaufsichtlich geregelt. Als Grundlage für eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) wurden für erste Anwendungen durch den jeweiligen Bauherrn finanzierte projektspezifische Bauteilversuche herangezogen. Durch Bauteilversuche unter statischer und nicht ruhender Beanspruchung sowie ergänzende Untersuchungen sollen im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa (Netzwerkbogenbrücken mit Zuggliedern aus Carbon) die Grundlagen für eine standardisierte und vereinfachte Anwendung der Technologie erarbeitet werden. In diesem Beitrag berichtet das Projektkonsortium über erste Ergebnisse. NeZuCa wird als Teil des Technologietransferprogramms Leichtbau (TTP-LB) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und durch den Projektträger Jülich (PTJ) betreut.

Tension member made from carbon fiber polymer composite subject to static and fatigue loads - first results from joint research project NeZuCa
For high availability of bridge infrastructure, solutions are needed that can withstand high traffic loads reliably and contribute to climate protection through resource savings. The principle of the network arch bridge allows for efficient and low-deformation bridge structures with spans of over 300 m, using slender primarily axially loaded main members. The use of high-performance carbon materials (unidirectional carbon-fibre-reinforced polymers, UD-CFRP) allows for an extremely efficient lightweight solution for highly stressed tension members and offers potential savings in the primary structure. Carbon tension members are currently not regulated by building authorities. For the basis of an individual approval (ZiE), project-specific component tests financed by the respective client were used for initial applications. Within the framework of the joint research project NeZuCa (Network Arch Bridges with Carbon Tension Members), component tests under static and non-static loading conditions, as well as additional investigations, are conducted to establish the basis for a standardized and simplified application of the technology. This article presents the initial results reported by the project consortium. NeZuCa is supported by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy as part of the Lightweight Construction Technology Transfer Program (TTP-LB) and is supervised by the Project Management Agency Jülich (PTJ).

Der Einsatz digitaler Hilfsmittel in Planungs- und Bauprozessen steigert die Effizienz, insbesondere für wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, wie z. B. die Dimensionierung von Bauteilen oder Bauwerken, welche nach ähnlichen Mustern ablaufen. Dieser Beitrag entwickelt einen Künstliche-Intelligenz-(KI-)basierten Assistenten zum Einsatz im Entwurf und bei der Bemessung von Stahlrahmenhallen als prototypischen Co-Piloten. Dazu wird die notwendige Datenbasis an Stahlrahmenhallen aus Projektarchiven der TRAGRAUM Partnerschaft Beratender Ingenieure mbB zusammengestellt. Diese wird im Rahmen von Datenanalysen nach den maßgebenden Beschreibungsparametern und Mustern untersucht, sodass geeignete KI-Ersatzmodelle zur Vorhersage der Hallenparameter mittels Regressionsanalysen trainiert werden. Ferner wird eine Schnittstelle zum Finite-Elemente-Programm SOFiSTiK implementiert, welches die Prädiktionen der KI bezüglich der Parameter der Stahlrahmenhallen an ein parametrisiertes Eingabefile übergibt und die Berechnung und Bemessung anstößt. Im Zuge der Kalibrierung der KI-Ersatzmodelle werden neben den Approximationsgüten auch evtl. vorzuhaltende Sicherheitsaufschläge diskutiert. Dieser Beitrag zeigt, dass der prototypische Co-Pilot zur Vorbemessung von Stahlrahmenhallen erfolgreich umgesetzt werden konnte und mit der KI neu generierte Hallenrahmen bezüglich der Validierungsbetrachtungen als standsicher eingestuft werden können. Der Ausblick beleuchtet künftige Weiterentwicklungen dieses Ansatzes sowie den Übertrag auf andere Anwendungen.

Machine learning for design and analysis of steel frame halls
The use of digital tools in design and construction processes increases efficiency, especially for recurring tasks and processes, such as the dimensioning of components or structures, which follow similar patterns. This paper develops an artificial intelligence (AI)-based assistant for use in the pre-design and design of steel frame halls as a prototypical co-pilot. For this purpose, the necessary database of steel frame halls is first compiled from project archives of TRAGRAUM Partnerschaft Beratender Ingenieure mbB. This will be examined in the context of data analyses according to the decisive description parameters and similarities, so that finally suitable AI surrogate models for the prediction of the hall parameters are trained by means of regression analyses. Furthermore, an interface to the finite element program SOFiSTiK is implemented, which passes the predictions of the AI regarding the parameters of the steel frame halls to a parameterized input file and triggers the calculation and design. In the course of the calibration of the AI substitute models, in addition to the approximation qualities, possible safety margins to be provided are also discussed in the context of this article. This article shows that the prototypical co-pilot for the preliminary design of steel frame halls could be successfully implemented. Furthermore the AI newly generated hall frames can be classified as stable with respect to the validation considerations. An outlook on future further developments of this approach as well as the transfer to other applications complete this paper.

Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden werkstoffliche Untersuchungen an historischen Stahlkonstruktionen beschrieben. Im Zuge des Umbaus der Messehalle 12 in Leipzig sollen Teile der ursprünglichen Tragkonstruktion denkmalgerecht ertüchtigt und in das neu entstehende Gebäude integriert werden. Um die Standsicherheit nachweisen zu können, wurden Materialuntersuchungen der Stähle und der Nietverbindungen sowohl unter Umgebungstemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Aus den Versuchsergebnissen wurden in Analogie zu den Regelungen des Eurocode 3 Rechenwerte für die Nachweisführung abgeleitet.

Material properties of historical steels from exhibition hall 12 in Leipzig at elevated temperatures
This paper describes material investigations on historic steel structures. In the course of the reconstruction of the exhibition hall 12 in Leipzig, parts of the original load-bearing structure are to be restored and integrated into the new building. In order to verify the resistance of the structure, material tests were carried out on the steels and the riveted joints both under ambient temperature and at elevated temperatures. In analogy to the regulations of Eurocode 3, calculation values for the verification were derived from the test results.

Für mobile Großgeräte in seismisch aktiven Regionen ist die seismische Standsicherheit ein wesentliches und oft maßgebliches Auslegungskriterium. Das seismische Verhalten dieser Großgeräte ist i. d. R. durch komplexe nichtlineare Verhaltensarten (Abheben, Kippen, Schaukeln) geprägt, welche in der Praxis schwer berechnet und bewertet werden können. In dieser Studie wird schrittweise ein stark vereinfachtes Ingenieurmodell für die Praxis vorgestellt bzw. entwickelt, das die wesentlichen Grundzüge des nichtlinearen Verhaltens von mobilen Großgeräten quer zur Schiene unter seismischer Anregung abbilden soll. Die in vorangegangenen Untersuchungen festgestellte typische Schaukelbewegung der Großgeräte bei Erdbeben soll sich im vereinfachten Modell widerspiegeln. Das Ingenieurmodell wird derart ausgebildet, dass es in der Lage ist, mit einfachen Berechnungen qualitative Aussagen über Abheben und Schaukeln bzw. Kippen in Abhängigkeit von wesentlichen Modellparametern und der seismischen Anregung wiederzugeben. Hierfür werden vereinfachte seismische Kippspektren hergeleitet. Die Tauglichkeit und Anwendbarkeit dieser Kippspektren zur Beurteilung von Abhebe- und Schaukeltendenzen für mobile Großgeräte wird am Beispiel von repräsentativen Reihen von Schaufelradgeräten und Absetzern überprüft. Darüber hinaus werden Parameter zur quantitativen Anwendung der Kippspektren für weitere typische mobile Großgeräte bestimmt und die Anwendungsgrenzen ermittelt.

Investigation of an engineering model for the assessment of the seismic behaviour of large mobile equipment
For large mobile equipment in seismically active regions, seismic stability is an essential and often decisive design criterion. The seismic behaviour of such large equipment is usually characterised by complex nonlinear types of behaviour (uplift, tilting and rocking), which are difficult to compute and analyse in practice. In this paper, a highly simplified engineering model is presented or developed step by step, which should be able to represent basic features of the typical behaviour of large mobile equipment transverse to the rail under seismic excitation. The typical rocking motion of the equipment, as determined in previous analyses, is to be reflected in the simplified model. The engineering model will be designed in such a way that it is able to reproduce qualitative statements about uplift and rocking or tilting as a function of incisive model parameters and seismic excitation. The dissipation mechanisms of the model are presented and seismic tilting spectra are generated using different approaches. The suitability and applicability of these approaches for assessing uplift and rocking tendencies for large mobile equipment is reviewed using representative series of bucket wheel machines and stackers as examples. In addition, parameters are determined for quantitative application to further large mobile equipment and the delimitation criteria of qualitative and quantitative applicability are compiled.

Nach EN 1993-2 kann der Ermüdungsnachweis von Eisenbahnbrücken auf der Grundlage der Schnittgrößen infolge des Lastmodells 71 geführt werden. Dazu müssen diese mit einem dynamischen Beiwert &PHgr;2 und einem Schadensäquivalenzfaktor &lgr; multipliziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden für drei Standard-Verkehrsmischungen Spannweitenbeiwerte &lgr;1 für vierseitig, an den Längsrändern drehelastisch gelagerte Platten von eingleisigen Brücken im Stützweitenbereich zwischen 10,0 und 27,5 m angegeben. Aus den Spannweitenbeiwerten &lgr;1 können unter Berücksichtigung des Verkehrsvolumens pro Jahr und der Nutzungsdauer die gesuchten Schadensäquivalenzfaktoren &lgr; ermittelt werden.

Damage equivalence factors for deck slabs of steel railway bridges
According to EN 1993-2, the fatigue verification of railway bridges can be based on internal forces due to the standard load model 71. These internal forces are to be multiplied by a dynamic coefficient &PHgr;2 and a damage equivalence factor &lgr;. In this paper, factors &lgr;1 allowing for the damage effect of traffic on quadrilaterally supported plates with torsionally flexible supports at the longitudinal edges as encountered in single-track railway-brides in a span range between 10.0 and 27.5 m are derived for three standard traffic situations. The required damage equivalence factors &lgr; are obtained from the factors &lgr;1, considering the annual traffic volume and the requested service life.