Dynamische Untersuchungen außergewöhnlicher Ereignisse erlangen im Bauwesen wegen der immer leichteren und schlankeren Bauweise, insbesondere im Stahlbau, eine immer größere Bedeutung. Hierbei kommt es besonders auf die Erfassung des korrekten kinematischen Verhaltens der einzelnen Bauteile untereinander an. Infolge von Stoßlasten oder Dauerlasten mit deterministischen oder stochastischen Einwirkungen treten durch kräfteübertragende Kontaktflächen häufig nicht nur ebene Verschiebungen auf, sondern auch Abheben und Kippen. Ziel dieses Beitrages ist es, die Einsetzbarkeit der Methode der Mehrkörperdynamik für die Formulierung von Grenzzuständen bei Stahlkonstruktionen aufzuzeigen. Die Methode dient der Erfassung kinematischer Vorgänge, bei denen sich mit der Zeit die Geometrie oder die Systeme stark ändern, und ist ursprünglich im Maschinenbaubereich beheimatet. Die Methode der Mehrkörperdynamik in der Schreibweise von Wittenburg, die Grundlage für die Entwicklung des Mehrkörperprogrammsystems MEPHISTO ist, wurde im 1. Teil vorgestellt. Im 2. Teil wurden die beiden neuartigen Mehrkörpersystem-Modelle: die "nichtlineare Gelenk-Kopplung" für die Abbildung lokaler Versagensstellen in Konstruktionen, und das "vorgespanntes Seilmodell" für die Mehrkörpersystem-Modellierung von abgespannten Systemen beschrieben. In diesem Teil der Trilogie wird das spezielle Mehrkörpersystem (MKS) Modell "Kontakt-Element" vorgestellt, zur vollständigen Erfassung der Relativkinematik in einer Kontaktzone zwischen zwei Körpern.

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Brückenbauwerke sind einer ständig steigenden Verkehrslast ausgesetzt. Die Altersstruktur, die Belastungssituation und der Zustand der Brücken sind verschieden. Mehr als 20000 Brücken in Deutschland bestehen aus Spannbeton, deren Stabilität wesentlich von der Unversehrtheit der Spannbewehrung abhängt. Korrosionsschäden an der Spannbewehrung sind von der Oberfläche her nicht sichtbar. An der Technischen Universität Berlin wurde ein mobiles Magnetmesssystem entwickelt, das speziell für Brücken den Zustand der Spanndrähte analysiert. Dazu müssen weder Brückenbereiche geöffnet noch der Fahrbahnbelag entfernt werden. In den letzten zehn Jahren wurden bisher mehr als 14 Spannbetonbrücken, fünf davon in den USA/Kanada, untersucht. Das Verfahren wurde an der Lehigh Universität in Bethlehem (USA) im Zuge einer weltweiten Vergleichsuntersuchung 2009 und 2010 als besonders qualifiziert evaluiert.

The inspection of prestressed concrete structures to the integrity of the tendons.
Bridges are exposed to an ever-increasing traffic load. The age structure, the stress situation and the condition of the bridges are different. More than 20000 bridges in Germany are made of prestressed concrete, whose stability depends essentially on the integrity of the tension reinforcement. Corrosion damages to the tension reinforcement are not visible from the surface. At the Technical University of Berlin, a mobile magnetic measurement system has been developed specifically for bridges. It analyzes the state of the tension wires. This system areas not require any removal of the bridge pavement. In the past ten years 14 prestressed concrete bridges have been studied, five of them in the USA/Canada. The process was evaluated at Lehigh University in Bethlehem (USA), as part of a worldwide comparative study in 2009 and 2010.

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Natursteingewölbe, insbesondere Natursteingewölbebrücken, werden nach dem derzeitigen Stand der Vorschriften der DIN 1053, wie auch nach dem Eurocode 6 linear-elastisch berechnet. Die nichtlineare Analyse von Gewölbebrücken entspricht den Möglichkeiten des Computerzeitalters, da dafür eine aufwendige iterative Berechnung erforderlich ist. Sie ist in der Lage, das Tragverhalten von Gewölbebrücken wirklichkeitsnäher zu erfassen als eine lineare Analyse. Allerdings setzt das voraus, daß sehr sorgfältige Voruntersuchungen zur Bestimmung der Materialeigenschaften des Gewölbebogens und zur Brückengeometrie vorgenommen werden, deren Kosten einzukalkulieren sind. Der Zuwachs des Schwierigkeitsgrades und des Arbeitsaufwandes für die Tragwerksplanung ist nicht zu vernachlässigen, so daß eine nichtlineare Analyse nur dann in Frage kommt, wenn die lineare Analyse keine zufriedenstellenden Ergebnisse mehr liefert. Dann kann allerdings unter den Voraussetzungen einer ausreichenden Festigkeit des Bogenmauerwerks, der Widerlager und gegebenenfalls der Pfeiler gegenüber der linearen Analyse, eine höhere Tragfähigkeit nachgewiesen werden. Nicht selten ist es dann möglich, zurückgestufte Brücken wieder "gesund" zu rechnen, d. h., den vermeintlich überlasteten Brücken ihre tatsächliche Tragfähigkeit zuzugestehen. Allerdings: Eine Wunderwaffe ist die nichtlineare Analyse nicht, aber in vielen hoffnungslos erscheinenden Fällen - so in den beschriebenen Beispielen - eine ausgezeichnete Alternative.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 70. Lebensjahrs gewidmet
Die Sicherung wichtiger militärischer und politischer Infrastruktur gegen potenzielle terroristische Angriffe ist von großer Bedeutung. Hierzu sind Bauteile aus Stahlfaserbeton sehr gut geeignet und können mit dem beschriebenen Ingenieurmodell dimensioniert werden. Als Grundlage für die Entwicklung eines Ingenieurmodells wurden in der Vergangenheit Versuche mit hohen Belastungsgeschwindigkeiten aus Kontaktdetonation an aus Normal- und Stahlfaserbeton hergestellten Platten durchgeführt und ausgewertet. Die dabei bestimmten Kenngrößen und anhand der Bruchbilder gewonnenen Erkenntnisse dienten nun als Eingangsparameter zur Entwicklung eines Ingenieurmodells. Das Ziel der Entwicklung des Ingenieurmodells war es, in Abhängigkeit von der dynamischen Betonzugfestigkeit, der Bauteildicke und der Größe der Kontaktdetonationsladung zu bestimmen, welche Menge Stahlfasern in Vol.-% erforderlich ist, um einen Trümmerflug auf der lastabgewandten Seite der Platte zu vermeiden. Dazu wird die aus der Kontaktdetonation erzeugte kinetische Abplatzenergie in der Platte bestimmt und im Anschluss die aufnehmbare kinetische Energie des Stahlfaserbetons in Abhängigkeit vom Stahlfasergehalt ermittelt. Um die ingenieurpraktische Verwendung zu gewährleisten, wurden die Resultate in einem Diagramm abgebildet. Somit ist es durch einfaches Ablesen möglich, den rechnerisch erforderlichen Stahlfasergehalt in Vol.-% zur Vermeidung des Trümmerflugs auf der lastabgewandten Seite der Platte zu bestimmen.

Engineering model to avoid debris flight in the event of contact detonation
Securing important military and political infrastructure against potential terrorist attacks is of great importance. Components made of steel fiber concrete are very well suited for this and can be dimensioned using the engineering model described. As a basis for the development of an engineering model, tests with high load velocities from contact detonation on test specimens made of normal and steel fiber concrete were carried out and evaluated in the past. The parameters determined and the knowledge gained from the fracture patterns serve as input parameters for the development of an engineering design model. The aim of developing the engineering design model was to determine the amount of steel fibers required in vol.-%, depending on the dynamic concrete tensile strength, the component thickness and the size of the contact detonation charge, in order to avoid flying debris on the side of the slab facing away from the load. For this purpose, the kinetic spalling energy generated from the contact detonation in the slab is determined and then the absorbable kinetic energy of the steel fiber concrete depending on the steel fiber content is determined. The results are then shown in a diagram to ensure practice applicability. With that, just by reading from the diagram it is possible to calculate the required steel fiber content in vol.-%.

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Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung finden normativ der Betonversuch mit Nebelkammerlagerung bei 40 °C und alternativ der 60 °C-Betonversuch Anwendung. Als Beurteilungskriterium für den Schädigungsprozess wird bei beiden Verfahren die an Betonprismen diskontinuierlich ermittelte Dehnung herangezogen. Auch bei den zusätzlich in der Nebelkammer gelagerten Würfeln beschränkt sich die Schadensanalyse auf eine diskontinuierliche Verfolgung der maximalen Breite der Oberflächenrisse.
Im Rahmen des Beitrags wird eine neuartige, bereits erfolgreich erprobte zerstörungsfreie Prüfmethodik vorgestellt. Diese ermöglicht durch eine gleichzeitige kontinuierliche Dehnungs-, Schallemissions- und Ultraschallmessung eine kontinuierliche Verfolgung der inneren Gefügeveränderungen in den Betonprüfkörpern während der AKR-provozierenden Lagerung. Dabei wurden drei zeitlich aufeinanderfolgende Phasen der inneren Gefügeveränderung mit einer Dominanz von Hydratation, Rissbildung sowie vermutlicher Rissverfüllung mit Reaktionsprodukten identifiziert. Die ablaufenden Rissbildungsprozesse wurden zusätzlich mit diskontinuierlich durchgeführten röntgentomografischen Untersuchungen zeitlich und räumlich visualisiert. Die CT-Befunde wurden durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt.

Analysis of ASR-induced damage processes in concrete Application of innovative measurement techniques
The alkali-reactive potential of aggregates is assessed according to the German guidelines by two different test methods. These are the 40 °C fog chamber storage and as an alternative method the 60 °C concrete prism test. In both tests, the discontinuously measured expansion of ASR-generating stored concrete prisms is used as criterion for the internal damage process. The damage analysis of the cubes additionally stored in the 40 °C fog chamber is also restricted to the discontinuous measurement of the crack width on the cubes surfaces.
This paper describes an innovative, already successfully applied, non-destructive measurement methodology. This methodology enables a continuous monitoring of the internal damage processes in ASR-generating stored concrete specimens due to a continuous recording of expansion, acoustic emission and ultrasonic velocity. Thereby, three sequent phases of internal structural changes dominated by hydration, crack formation and filling of the cracks with ASR-gel and/or other reaction products can be detected. The crack formation was temporally and spatially visualised by discontinuously applied X-ray computed tomography measurements. Microscopic analyses confirm the findings of the X-ray 3D-CT.

Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit gewinnt die Verwendung rezyklierter Gesteinskörnung in der Betonindustrie zunehmend an Bedeutung, weshalb sowohl national als auch international Merkblätter und Normen geschaffen werden. Nachfolgend wird ein Überblick über diese Regelungen gegeben und Übereinstimmungen, Widersprüche und Wissenslücken aufgezeigt. Es wird vor allem auf europäische Länder eingegangen, da diese mehrheitlich die europäischen Normen (CEN) verwenden.

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Ohne das Verbinden von Einzelteilen zu Baugruppen und letztendlich zum finalen Produkt ist ein Bauen nicht möglich. Es existieren vielfältige Arten von Verbindungen, deren Eignung sehr stark von den zu verbindenden Werkstoffen und den daraus gefertigten Teilen abhängt. Dieser Beitrag beschäftigt sich speziell mit Verbindungen im Metallleichtbau. Neben den auch im Metallhochbau typischen Fügeverfahren wie Schweißen, Schrauben und Nieten findet man im Metallleichtbau weitere Verbindungsarten wie z. B. Falzverbindungen, Clinchen, Stanznietverbindungen und Setzbolzenverbindungen.
Eine detaillierte Beschreibung dieser vielfältigen Fügeverfahren würde den Rahmen dieses Beitrages sprengen. Es werden deshalb nur die den überwiegenden Teil aller Verbindungen im Metallleichtbau ausmachenden Verbindungen mit so genannten stiftförmigen Verbindungselementen, wie Schraubverbindungen, Blindnietverbindungen und Setzbolzenverbindungen, behandelt. Dabei werden die Anwendungsbereiche aufgezeigt, Vor- und Nachteile gegenübergestellt, die Ermittlung von Tragfähigkeitswerten kurz behandelt sowie Hinweise zur Bemessung und Ausführung gegeben.

Mechanical joints in metallic light weight structures.
Construction is not possible without joining single parts to components and at the end to the final structure. There exist multifarious kinds of connections whose suitability mainly depends on the characteristic of raw material the structural parts are made of. This article especially deals with joints in metallic light weight structures. Beside the typical connections in metal structures like welding, bolting and riveting in metallic light weight structures further kinds of connections can be found like standing seam, clinch, punch rivet or cartridge fired pin connections.
Describing all these single methods would go beyond the scope of this article. That is why only the predominant part of all connections with so called pencil-shaped fastening elements like screwed connections, blind riveted connections and connections with cartridge fired pins will be dealt with. Furthermore the scope of application will be shown, advantages and disadvantages will be compared, the determination of characteristic values or resistance will be shortly explained and advices for calculation and execution will be given.

In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt wurde das Trag- und Verformungsverhalten kammerbetonierter Verbundträger aus hochfestem Beton und hochfestem Stahl untersucht. Die rechnerische Erfassung des Kammerbetons erfordert die Beschreibung der Verbundmechanismen zwischen Kammerbeton und Stahlprofil. Hierzu wurde die Übertragung der Längsschubkraft zwischen Kammerbeton und Stahlprofil in Modell- und Biegeträgerversuchen unter positiver und negativer Momentenbeanspruchung untersucht. Durch die Entwicklung eines neuen Abscherversuchs konnte die Wirkungsweise von Kopfbolzendübeln sowohl bei druck- als auch bei zugbeanspruchtem Kammerbeton bestimmt werden. Die Verbundmechanismen am Biegeträger wurden anhand experimenteller Untersuchungen und dreidimensionaler nicht-linearer Finite-Elemente-Modelle lokalisiert und quantifiziert.

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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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