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Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er- und 1970er-Jahren. Die Hauptidee war es dabei, ein vorfabriziertes Produkt zu entwickeln, das moderne Holzprodukte verwendet, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es hat sich bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalisch orientierte Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Im ersten Teil in Bauphysik Heft 1/2017 wurden Konstruktion, Wärmeschutz und eine umweltorientierten Analyse behandelt. Der vorliegende Teil befasst sich mit den wichtigen bauphysikalischen Aspekten Bauakustik, Brandschutz und Feuchteschutz.

Wood Based Curtain Wall as a Complex Task in Building Physics.
The article deals with the development of a system solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from sixties and seventies 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. A first article in Bauphysik 1/2017 was focused on construction, thermal performance and environment oriented assessments. Other important topics, e.g. noise protection, fire safety and moisture protection, are the subjects of this paper.

Der Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er und 1970er Jahren. Die Hauptidee war, ein vorgefertigtes Produkt in moderner Holzbauweise zu entwickeln, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es wurde bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalische Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Dieser Beitrag befasst sich mit Wärmeschutz und Umweltperformance. Ergebnisse des langfristigen Monitorings und weitere wichtige bauphysikalische Aspekte (Feuchteschutz, Bauakustik, Brandschutz) werden zu einem späteren Zeitpunkt behandelt.

Wood based curtain wall as a complex task in building physics.
The article deals with the development of a systemic solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from the sixties and seventies of the 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. This article is focused on thermal performance and environment oriented assessments, including embodied energy. Results of long-time monitoring and other important topics, like moisture, noise protection and fire safety, will be subject of a following article.

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Im Beitrag wird ein Überblick über das neue Regelwerk für die Bemessung und Konstruktion vorgespannter Betonbauwerke mit internen Spanngliedern ohne Verbund gegeben. Für die Auslegung derartiger Tragwerke wird ein Entwurfskonzept zur Sicherstellung hoher Dauerhaftigkeitsanforderungen während der vorgesehenen Nutzungsdauer mit Schwerpunkt auf dem Gebiet des Flachdecken-, Brücken- und Behälterbaus diskutiert. Empfehlungen zur Wahl eines hierfür geeigneten Vorspanngrades werden im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen vorgestellt.

Die erste deutsche Spannbetonbrücke aus Hochleistungsbeton wurde im August 1998 in Baden-Württemberg betoniert. Die Bemessungskriterien wurden dabei auf Versuche abgestützt und in Anlehnung an DIN 4227-1 [07.88] formuliert. Bei dem Bauwerk kam auch erstmals ein allgemein bauaufsichtlich zugelassenes Spannverfahren für Hochleistungsbeton zum Einsatz.

Um wirtschaftliche hochfeste Konstruktionsleichtbetone mit möglichst geringer Trockenrohdichte und guter Verarbeitbarkeit zu entwickeln und bestehende Forschungslücken zum Tragverhalten zu schließen, wurde ein mehrjähriges Verbund-Foschungsvorhaben aufgelegt, dessen Ergebnisse im Rahmen eines Pilotprojektes erstmals erfolgreich eingeflossen sind. Dieser Aufsatz widmet sich den durchgeführten Untersuchungen zum Tragverhalten. In mehreren Versuchsserien an Probebalken wurde für Konstruktionsleichtbetone unterschiedlicher Festigkeiten der Einfluß seiner Normaldruckkraft auf die Schub- und Biegetragwirkung untersucht mit dem Ziel, die Bemessungsansätze nach DIN 1045-1, Model Code MC 90 und ENV 1992-1-1 (EC 2) zu überprüfen bzw. ggf. zu modifizieren sowie konstruktive Details für Bauteile aus vorgespanntem Leichtbeton bereitzustellen. Die Untersuchungen stellen die Voraussetzungen für den sicheren Einsatz von hochfestem Konstruktionsleichtbeton im Spannbetonbau dar.

Verbundtragwerke mit Längs- und Quervorspannung zählen zu den Besonderheiten im Brückenbau. Die Isarbrücke Oberföhring im Zuge des Föhringer Rings aus dem Jahr 1960 ist ein Beispiel für die Kombination einer Spanngliedvorspannung gekoppelt mit einer Vorspannung durch Abstapeln. Das Tragwerk wurde im Hinblick auf den Materialeinsatz sehr wirtschaftlich konstruiert und ist nach mehr als 40 Jahren trotz der hohen Verkehrsbelastung in einem bemerkenswert guten Zustand. Die Ergebnisse der Hauptprüfung und die Ursachen der dabei dennoch festgestellten Schäden werden dargestellt. Eine Auswertung der Bemessung und des Tragverhaltens zeigt, mit welchen Mitteln die beachtliche Schlankheit des Hauptfelds unter geringem Materialeinsatz erzielt werden konnte. Hierin spielt die Vorspannung eine zentrale Rolle.

Modulares Bauen mit Betonfertigteilen gewinnt in den letzten Jahren verstärkt an Bedeutung. Aktuelle Entwicklungen in Praxis und Forschung untersuchen das Fügen der einzelnen Module völlig ohne Ortbeton, Vergussmörtel, Klebung oder Schubnocken. Eine Möglichkeit zur Kraftübertragung bietet das Aktivieren der Oberflächenreibung mittels Vorspannung. Während die Schertragfähigkeit maßgeblich vom Haftreibungsbeiwert abhängt, ist die Biegetragfähigkeit an die Dekompression der Trockenfuge gebunden. Aus statischer Sicht ist die wirklichkeitsnahe Beurteilung der Oberflächentopographie essentiell. In der DIN EN 1992-1-1 wird diese in vier Stufen von sehr glatt bis verzahnt eingeteilt, wodurch die Vielzahl an unterschiedlichen Oberflächenqualitäten nur grob abgebildet wird. Darüber hinaus ist die uneingeschränkte Übertragbarkeit des Coulombschen Reibungsgesetzes auf den Beton, vor allem bei höheren Druckspannungen in der Fuge, zu überprüfen. Zwei nennenswerte Anwendungsfelder des modularen Bauens stellen Brückenbauwerke und Windenergieanlagen dar. Beide Bauwerksgruppen unterliegen vorwiegend nichtruhenden Belastungen, welche ermüdungsrelevante Beanspruchungen im Kontaktbereich hervorrufen. Um dauerhafte, ermüdungsresistente und sichere Bauwerke zu errichten, müssen die maßgeblichen Beanspruchungscharakteristika sowie deren Auswirkungen auf die Kontaktoberfläche und die Betonmatrix identifiziert und untersucht werden.

Prestressed dry joints for modular bridge structures under cyclic loading
Modular construction with precast concrete elements has been becoming increasingly important for years. Current developments in construction industry and research investigate the joining of the modules without any in-situ concrete, mortar, gluing or shear keys. One possibility is to activate surface friction by pre-tensioning. While shear strength depends largely on the roughness coefficient, bending strength is related to decompression of dry joints. In order to prove structural strength a realistic assessment of the surface topography is essential. DIN EN 1992-1-1 distinguishes four levels ranging from very smooth joints to keyed joints, which means that the large number of different surface qualities is not represented adequately. Furthermore the transferability of Coulomb's law of friction to concrete surfaces at higher compression stresses in joints should be investigated. Bridge structures and wind turbines are two primary fields of application. Both types of structures are predominantly claimed by non-static loads. This stress causes fatigue in the interface region of the precast components. Due to errection of fatigue-resistant and safe structures the relevant load characteristics and their effects on contact surface and concrete matrix must be identified.

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Schlanke Stützen aus hochfestem Beton können nach DIN 1045-1: 2001-07 berechnet werden. Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Tragverhalten dieser Stützen und zeigt, daß das zentrische Vorspannen für sehr schlanke Druckglieder sinnvoll ist.

Über die Anwendung des Spannbetontechnologie beim Bau von Behältern für die Lagerung von Flüssigkeiten, als Reaktordruckgefäss und als Sicherheitsbehälter für verschiedene unter hohem Druck stehende Medien.

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Die Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090-2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399-1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die “Bolt Tightening Qualification Procedure” (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt-Richtlinie 024 gegeben.

Preloaded bolted connections made of stainless steel
The application of preloaded bolted connections made of stainless steel is demanded in reasons of serviceability or ultimate limit state, e. g. when used in particularly corrosive environments or in stainless steel structures. However, based on EN 1090-2 the use of bolting assemblies made of stainless steel is restricted to non-preloaded bolted connections for several reasons. Resentment still exists against the application of stainless steel bolting assemblies in preloaded connections due to the expected high preload losses and the problem of cold welding (“seizure”). In addition, there are currently no bolting assemblies available on the market comparable to the DIN EN 14399 standards, which are tested by the manufacturer for suitability for preloading including the application of a calibrated lubrication. The main product standard for high-strength structural bolting assemblies for preloading of bolted connections in steel structures, EN 14399-1, is also limited to the application of bolts made of carbon steel, so that the use is also restricted there. Consequently, procedure tests must be carried out for every application scenario. The presented contribution shall give an insight into the possibilities of the application of stainless steel in preloaded bolted connections in general, and in slip-resistant connections in particular. In addition, assistance and guidance for the approach within a procedure test is given by the “Bolt Tightening Qualification Procedure (BTQP)” as a supplement to the regulations of the DASt-Guideline 024.

Im Brückenbau sind die Querschnitte von bestimmten Bauteilen bereits verschiedentlich in mehreren Arbeitsschritten, als sogenannte Aufbauquer- schnitte, hergestellt worden. Im Hochbau wurden solche Verfahren bisher nur in der Fertigteilbauart, nicht jedoch mit Ortbeton und als Spannbeton angewendet. Der Bau des Betriebsgebäudes der Migros Genossenschaft Aargau/ Solothurn in Suhr bei Aarau bot Gelegenheit, eine solche Bauart bei der Erstellung von 60.000 m² Plattenbalkendecken praktisch zu erproben. Durch die Erstellung der Decken in zwei Arbeitsschritten, zuerst die Unterzüge und dann die Platte, wurden die Bauausführung vereinfacht und die Kosten der Tragkonstruktion um rund 10% verringert.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der TU München wurde eine optimierte Bauweise für Windkrafttürme aus Brettsperrholz entwickelt. Der Turmschaft besteht dabei aus Brettsperrholzplatten in straßentransportfähigen Abmessungen, welche in einer Taktstation am Boden zu vieleckigen Turmabschnitten zusammengefügt und anschließend als vorgefertigte ringförmige Elemente vertikal zu einem Turm verbunden werden. Die horizontalen Verbindungen werden über formschlüssige Kontaktstöße realisiert. Biegezugspannungen in Turmlängsrichtung, vor allem infolge von Windeinwirkungen, werden durch dauerhaft wirksame vertikale Vorspannkräfte überdrückt.
Anhand eines Beispielturms mit 100 m Nabenhöhe wurden alle Bauzustände, die Tragfähigkeit und das Langzeitverhalten rechnerisch untersucht. Die Spannkraftverluste sind beherrschbar und liegen nicht wesentlich höher als bei vergleichbaren vertikal vorgespannten Türmen in Spannbetonbauweise.

Prestressed CLT wind-turbine towers
Within a research project at the Technical University of Munich, an optimized construction was developed for wind turbine towers made of cross-laminated timber. The tower shaft consists of panels of cross-laminated timber in transportable dimensions, which are joined in a station at the bottom of the tower to form polygonal tower sections, which are subsequently connected afterwards as prefabricated elements to form the tower. The horizontal joints are realized by form-fitting contact. Stresses in bending tension in the longitudinal direction of the tower, mainly due to the effects of winds, are superposed by permanently effective vertical prestressing forces.
By means of an example a tower with a hub height of 100 m, all building conditions, the load bearing capacity and long-term behavior were investigated and calculated. Prestress losses are predictable and not significantly higher compared to vertically prestressed towers of reinforced concrete.

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Im vorliegenden Beitrag werden die Grundlagen für den wirtschaftlichen Entwurf von vorgefertigten Gründungspfählen erörtert. Die Entscheidung bei der Wahl des bestgeeigneten von den sechs Hauptquerschnitten der Pfähle wird durch anschaulich dargestellte Anhaltswerte für die Berechnung von vollen und hohlen Pfählen erleichtert. Dargestellt sind die Stützenanordnungen bei ausgeglichenen Stützenmomenten mit Angaben für die Bemessung der Hilfseinrichtungen zum Heben der Pfähle mit drei und vier Stützstellen. Weiter werden die vereinfachten Vorarbeiten und die Hilfsausrüstung für die Herstellung von vorgespannten Rammpfählen und anderen schlanken vorgefertigten Bauteilen auf der Baustelle mit Anwendungsanleitungen beschrieben und Hinweise für den vorteilhaften Einsatz schienengebundener Großrammen gegeben.

Herstellung und Berechnung von Druckrohren grösseren Durchmessers aus Stahl- und Spannbeton. Vorteile gegenüber Stahlrohren.

Bericht über die Ausführung einer sehr schlanken Flachdecke mit Vorspannung ohne Verbund.

Seit der Jahrtausendwende können Bauingenieure bei ihren Objektplanungen den Baustoff Beton in der Form von Ultrahochfestem Beton (UHPC) bzw. Ultrahochfestem Faserbeton (UHPFRC) bei praktischen Bauvorhaben anwenden. Die wissenschaftliche Forschung und materialtechnologische Entwicklung für diesen neuartigen und innovativen Baustoff ist seit diesem Zeitpunkt als Grundlage für Planungen, Ausschreibungen und den praktischen Baustelleneinsatz weitgehend vorhanden. Die ersten Aktivitäten mit ultrahochfestem Beton in Österreich begannen in den Jahren 2005 und 2006 im Süden Österreichs in den Bundesländern Kärnten und Steiermark auf Initiative des Institutes für Betonbau an der TU Graz. Der Schwerpunkt wurde dabei auf die praktische Anwendung für die konstruktive Planung und Bauausführung auf Baustellen gelegt, obwohl es in Österreich derzeit weder anwendbare Normen oder Richtlinien dafür gibt. Die ersten praktischen Anwendungen in Österreich waren Brücken, die mit Unterstützung der Kärntner Landesregierung entstanden. Man erkannte, dass das Material UHPC besonders für die Fertigteilbauweise geeignet ist, weshalb die ersten Brückenkonstruktionen vorwiegend aus Fertigteilen in Kombination mit Spanngliedern geplant und gebaut wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass ein sinnvoller Einsatz eines neuen, aber auch teuren Hochleistungswerkstoffes mithilfe von modernen Montagemethoden wie z. B. dem Segmentklappverfahren dennoch zu wirtschaftlichen, wartungsarmen und architektonisch anspruchsvollen Bauwerken mit langer Lebensdauer führen kann.

Herrn Professor Dr.-Ing. Josef Hegger zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Einen Hauptforschungsschwerpunkt von Herrn Prof. JOSEF HEGGER zu benennen, ist bei einer solch langen und erfolgreichen Karriere im Bereich der Bauforschung kaum möglich. Ein ihm gewidmeter Beitrag sollte daher mehrere Forschungsthemen umfassen, um dem Jubilar gerecht zu werden. Nachfolgender Beitrag widmet sich daher sowohl dem Carbonbeton im Neubau als auch dem vorgespannten Beton. Konkret werden die Ergebnisse aus Biegeversuchen an einem werkstoffgerecht und formoptimierten Deckenelement dargestellt, die im Rahmen der Forschungsprojekte C3-V4.2 “Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke” sowie C3-V1.5 “Abbruch, Rückbau und Recycling von C3-Bauteilen” innerhalb der deutschlandweiten Verbundforschungsinitiative “Carbon Concrete Composite - C3” durchgeführt wurden.

Prestressed slab elements made of carbon reinforced concrete. Experimental investigations and material-appropriate design of structural members
In regard of the long and successful career of Prof. JOSEF HEGGER, it is not easy to define his main research theme. Due to that fact it is necessary to include more than one research topic within a dedication article to make the grade. Therefore the following contribution deals with carbon reinforced concrete as well as the shear behaviour of concrete elements and prestressed concrete. In detail, experimental investigations and the design of slabs regarding the material behavior of carbon reinforced concrete will be described. These investigations are the result of the research projects C3-V.4.2 “Pre-stressed carbon concrete for road bridges and shell structures” and C3-V1.5 “Demolition, removal and recycling of C3 structures” within the German-wide joint research initiative “Carbon Concrete Composite - C3”.

Die Vorspannung von Bauwerken und Bauteilen ist eine Bauweise, die in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde. Durch diese Bauweise werden die Beanspruchungen und Verformungen von Bauwerken gezielt beeinflußt. Man erkannte bereits damals, daß durch das Vorspannen die Rißbildung im Beton reduziert bzw. vermieden werden kann. Diese Bauweise wurde besonders im Brückenbau mit großem Erfolg angewandt. Obwohl die Vorteile der Vorspannung im Hochbau in einigen Ländern wie z. B. in den USA und Australien sehr effizient genutzt werden, hat sich die Anwendung der Vorspannung im Hochbau in Europa bis jetzt noch nicht durchgesetzt. In Australien werden vorgespannte Decken ohne schlaffe Bewehrung schon seit längerem erfolgreich eingesetzt und die hierfür notwendigen Bemessungsregeln sind im AS 3600 (Australian Standard) festgehalten. Im Unterschied zu den USA, wo die Vorspannung ohne Verbund bevorzugt wird, werden in Australien nur Spannglieder mit Verbund verwendet.
Dieser Beitrag zeigt, daß bei vorgespannten Decken auf die schlaffe Bewehrung verzichtet werden kann und beschreibt die Entwicklung einer Bauweise, die es ermöglicht, Betondecken im Hochbau effizienter und wirtschaftlicher zu bauen.

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