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Werther, Norman; Matthäus, CarlaWärmeenergie und Holzfeuchte als Einflussgrößen auf das Abbrandverhalten von HolzBautechnik8/2020540-548Aufsätze

Abstract

In diesem Beitrag werden zwei Einflussgrößen betrachtet, die im baupraktischen Anwendungsbereich das Abbrandverhalten von Holz sowie dessen Durchwärmung bei Brandbeanspruchung beeinflussen. Die Kenntnis des Abbrandverhaltens ist eine wesentliche Grundlage für die Bemessung von tragenden Holzbauteilen. Basierend auf Brandversuchen wurde sowohl die Auswirkung von zum Normbrand abweichenden Temperaturbeanspruchungen als auch der Einfluss der Ausgangsholzfeuchte auf das Abbrandverhalten untersucht. In Verbindung mit erweiternden numerischen Untersuchungen wurden hieraus Bemessungsansätze abgeleitet, die die Betrachtung des Abbrand- und Durchwärmungsverhaltens von Holzbauteilen unter Norm- und parametrischer Brandbeanspruchung erlauben.

Factors influencing the charring behaviour of timber
This article focuses on the investigation of internal and external factors that influence the charring of timber and the temperature profiles within timber cross sections when exposed to fire. Based on own and existing fire test results, the influence of temperature time scenarios, relevant for non-standard fire design as well as the influence of the initial wood moisture content on the charring behaviour were investigated. The outcomes of this work, based on the experiments and followed by analytical and numerical investigations, are simplified design approaches that can be used to determine the charring depth and in-depth temperature distribution when designing timber structures for standard and non-standard fire exposure.

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Engel, Thomas; Noder, JuliaBegrünte Fassaden aus brandschutztechnischer SichtBautechnik8/2020549-557Aufsätze

Abstract

In den letzten Jahren gewinnen begrünte Fassaden mit Blick auf eine nachhaltige Stadtentwicklung zunehmend an Bedeutung. Zum Brandverhalten von begrünten Fassaden und der daraus folgenden Brandweiterleitung über die Fassaden steht nur eine geringe Anzahl an Erkenntnissen zur Verfügung. Dieser Aufsatz stellt den aktuellen Stand der Forschung zur brandschutztechnischen Bewertung von begrünten Fassaden dar. Darüber hinaus beschreibt er die Erkenntnisse aus vier durchgeführten orientierenden großmaßstäblichen Brandversuchen mit Fassadenbegrünungen. Bei den untersuchten Begrünungsformen handelt es sich um Kriechspindel, Blauregen, Wilden Wein, Kiwi, Stauden und Kräuter. Die Auswertung der bereits zur Verfügung stehenden und aktuell durchgeführten Versuche zeigt, dass bei der richtigen Wahl der Pflanzenart und Konstruktionsform brandschutztechnisch sichere Lösungen erzielt werden können. Im laufenden Betrieb stellt darüber hinaus die regelmäßige Pflege und Wartung eine wichtige Grundlage dar.

Fire performance of green facades
In recent years, green facades have become increasingly important in terms of sustainable urban development. Only a small amount of knowledge is available on the fire behaviour of green facades and the resulting fire spread on the facades. This article presents the current state of research on the fire safety evaluation of green facades. Furthermore, it describes the results of four orienting large-scale fire tests with green facades. The forms of greenery investigated are wintercreeper euonymus, wisteria, creeper, hardy kiwi, perennials and herbs. The evaluation of the already available and currently performed tests show that fire protection solutions can be achieved if the correct plant species and construction form are chosen. Furthermore, regular care and maintenance of facade greening is an important basis during building operation.

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Engel, Thomas; Werther, NormanAnalyse der zulässigen Brandausbreitung über die FassadeBautechnik8/2020558-565Aufsätze

Abstract

Aufbauend auf den grundlegenden Forderungen der Bauordnung lassen sich aktuell in Deutschland verschiedene Erläuterungen zur Konkretisierungen des Schutzziels “Begrenzung der Brandausbreitung über die Fassade” finden. Eine allgemeingültige Festlegung gibt es bisher nicht. Diese Festlegung wäre jedoch, insbesondere für die Betrachtung von neuen Fassaden und Außenwandbekleidungen, eine wichtige Basis. Die nachfolgende Studie beschreibt die aktuell in Deutschland zur Verfügung stehenden Grundlagen zur Bewertung “brandschutztechnisch sicherer” Fassaden. Diese sind Prüfverfahren für Fassadenbrandversuche, Hintergründe für die Prüfverfahren, Vorgaben aus bauordnungsrechtlichen Richtlinien und Auslegungen der Bauaufsicht. Weiter werden die Vorgaben der europäischen Nachbarländer, die bereits ein konkretes Schutzziel definiert haben, dargestellt. Als Ergebnis stellt die Studie einen Vorschlag für Beurteilungskriterien für “brandschutztechnisch sichere” Fassaden vor.

Analysis of the acceptable fire spread at the façade
In addition to the fundamental requirements of the German Building Code, there are several mostly contradictory concretizations of the fire safety objective “limitation of fire spread at the facade”. There is currently no universal definition. However, this definition would be an important basis, in particular for the consideration of facades and exterior wall cladding made of combustible building materials. The following article describes the principles to evaluate fire-safe facades currently available in Germany. These comprises, facade fire-test methods, backgrounds about the test methods, specifications from building regulations guidelines and interpretations of the building authorities. Furthermore, the specifications of neighboring European countries, which already have defined a specific fire safety objective for facades, are presented. As a result, the article presents a proposal for assessment criteria for fire-safe facades.

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Braunschweiger Brandschutz-Tage 2020Bautechnik8/2020565Veranstaltungen

Abstract

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Lechner, Markus; Lechner, Markus; Kurzer, Christoph; Rauch, MichaelPlanen und Bauen mit Holz - effizient und sicher - Der Brandschutznavigator und dataholz.eu im PraxistestBautechnik8/2020566-574Berichte

Abstract

Das mehrgeschossige Bauen mit Holz erfreut sich steigender Beliebtheit und nimmt in den europäischen und außereuropäischen Ländern in den letzten Jahren stark zu. Diese Entwicklung wird in Deutschland gegenwärtig noch von bauordnungsrechtlichen Einschränkungen für den brennbaren Baustoff Holz gebremst. Abweichungen vom landesspezifischen Bauordnungsrecht sind oftmals die einzige Lösung und stellen eine besondere Herausforderung für die Planer dar. Unabhängig vom Baustoff müssen Planung und Bau immer unter Berücksichtigung der geltenden Gesetze, Verordnungen und Richtlinien erfolgen. Zur Gestaltung eines effizienten und sicheren Planungs- und Bauablaufs stehen dem Bauherren, dem Entwurfsverfasser, den Fachplanern und den ausführenden Firmen praxisorientierte Planungshilfen wie der “Brandschutznavigator” und die Bauteildatenbank “dataholz.eu” zur Verfügung. Während der Brandschutznavigator Hintergründe und Vorgaben in Bezug auf das Bauordnungsrecht für den Baustoff Holz präsentiert, stellt die Bauteildatenbank dataholz.eu eine umfangreiche Auswahl an Bauteilen mit Nachweisdokumenten, Anschlussdetails und Projektbeispielen zur Verfügung. Dieser Beitrag zeigt anhand von ausgewählten Anwendungsbeispielen im Holzbau die bauordnungsrechtliche Sachlage und die zielgerichtete Einbindung der beiden Webseiten in den Planungs- und Bauprozess.

Design and construction with timber - efficient and safe - an application test of the “Brandschutznavigator” and “dataholz.eu”
Multi-storey timber buildings are enjoying increasing popularity, which has been growing rapidly in European and non-European countries in recent years. Due to building regulations in Germany, which are restricting the use of combustible material, this process is being held back. Exceptions from state-specific building law are often necessary and an additional challenge for the designer. Regardless of the used material, current building laws, regulations and guidelines must be taken into account for design and construction. In order to increase efficiency and certainty of the design and construction, the design tool “Brandschutznavigator” and the components database “dataholz” were introduced to building owners, architects, engineers and construction companies. While the “Brandschutznavigator” presents background information and specifications regarding the use of timber within the German building regulations, “dataholz” provides a general selection of building components, which have the required documents for usage, component connections and examples of timber constructions. With selected examples, this article shows the correct handling of the German building regulations and the right integration of “Brandschutznavigator” and “dataholz” into the design and construction process.

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Pinger, Thomas; Schienbein, Frank; Sothmann, JörgHeißbemessung unter Berücksichtigung der Feuerverzinkung: Brandschutz R30 im Cruise Center BaakenhöftBautechnik8/2020575-582Berichte

Abstract

Aktuelle Forschungsergebnisse belegen, dass durch die Feuerverzinkung von Stahlkonstruktionen ein günstigeres Verhalten im Brandfall in Form einer verlangsamten Erwärmung der verzinkten Stahlkomponenten erzielt werden kann. Bei gleichzeitig notwendigem Korrosionsschutz und/oder mechanischer Belastbarkeit der Stahloberflächen können derart mit der Feuerverzinkung die verschiedenen Anforderungen in einem System vereinbart und wirtschaftlich ansprechende Lösungen ohne zusätzliche passive Brandschutzmaßnahmen realisiert werden. Am in der HafenCity Hamburg neu errichteten Cruise Center Baakenhöft wurden nun erstmals die gewonnenen Erkenntnisse umgesetzt. Im vorliegenden Beitrag werden für dieses konkrete Beispiel die zugrunde liegenden Überlegungen, die Vorgehensweise bei der Heißbemessung sowie die Ausführung vorgestellt.

Structural fire design utilizing hot-dip galvanizing - fire protection R30 at Cruise Center Baakenhöft
Current research results have shown that hot-dip galvanizing of steel structures can achieve a more favorable behavior under fire conditions in terms of slower heating of galvanized steel members. If corrosion protection and/or mechanical resistance of steel surfaces is also required, the various requirements can be met utilizing hot-dip galvanizing and thus provide an economically attractive solution without the need of additional passive fire protection measures. At the newly built Cruise Center Baakenhöft in HafenCity Hamburg, these findings have now been implemented for the first time; this article covers the relevant underlying considerations, procedures for structural fire design and execution on site.

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Merk, MichaelDie Muster HolzBauRichtlinie - erweiterte Regelungen für das Bauen mit Holz bis zur HochhausgrenzeBautechnik8/2020583-588Berichte

Abstract

Mit Stand Mai 2020 wurde der überarbeitete Entwurf zur neuen Muster-Holzbaurichtlinie - M-HolzBauRL - auf der Internetseite der Europäischen Kommission (https://ec.europa.eu) im Rahmen der Notifizierung veröffentlicht. Dieser Richtlinienentwurf stellt eine Weiterentwicklung der Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an hochfeuerhemmende Bauteile in Holzbauweise - M-HFHHolzR - (Fassung Juli 2004) in Hinblick auf das Bauen mit Holz in der Gebäudeklasse 5 sowie die Errichtung von Außenwandbekleidungen aus Holz dar. Die Fortschreibung dieser Vorschrift konkretisiert die tw. bereits eingeführten bzw. noch geplanten Erweiterungen der Landesbauordnungen zur Verwendung des Baustoffs Holz für Gebäude bis zur Hochhausgrenze. Dieser Beitrag zeigt Historie, Entwicklung sowie Hintergründe der neuen Richtlinie und gibt einen Ausblick auf notwendige Themenpunkte zur Fortschreibung.

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Wettbewerb "Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft 2021" ist gestartet!Bautechnik8/2020588Wettbewerbe

Abstract

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Polónyi, StefanAbschied von Pythagoras - Frau Dr.-Ing. Doris Greiner-Mai (1945-2020) zum GedenkenBautechnik8/2020589-590Kommentare

Abstract

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Brandschutzsysteme für vernetzte GebäudeBautechnik8/2020590Nachrichten

Abstract

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Bollinger, Klaus; Kloft, HaraldUniv.-Prof. em. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr. h.c. Stefan Polónyi zum 90. GeburtstagBautechnik8/2020591-594Essays

Abstract

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Bautechnik aktuell 8/2020Bautechnik8/2020595-601Bautechnik aktuell

Abstract

Persönliches:
Zur Erinnerung an Doris Greiner-Mai (1945-2020)
Markus König erhält Konrad-Zuse-Medaille

Wettbewerbe:
Auslobung des 17. Ingenieurbaupreises wird auf Frühjahr 2021 verschoben
DBV lobt “Rüsch-Forschungspreis” 2021 aus
Bayerischer InGENIEurpreis 2021 ausgelobt

Nachrichten:
Erdbebenforschung: Immense Datenmengen mit künstlicher Intelligenz auswerten
AIV Berlin benennt sich in Architekten- und Ingenieurverein zu Berlin-Brandenburg um
Baukulturbericht 2020/21 “Öffentliche Räume” vorgestellt
Brandschutzkonzepte nach Bauordnung - Nordrhein-Westfalen

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik8/2020601-602Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Bautechnik 7/2020Bautechnik7/2020Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Bagger-Anbaufräsen ermöglichen präzise und schonende Eingriffe in bestehende Bausubstanz. Anders als etwa beim Einsatz von Hydraulikhämmern sorgen sie für einen stetigen und damit erschütterungsarmen Materialabtrag. Dadurch wird die verbleibende Konstruktion von harten Schlägen und Beschädigungen verschont. Dies erweist sich auch bei der aktuellen Modernisierung einer Wehranlage an der Saale in Wettin (Sachsen-Anhalt). Auf einer neu zu erstellenden Bodenplatte sowie zehn Wehrpfeilern aus Beton werden neue Wehrklappen errichtet. Um eine ebene Fläche zur Gründung dieser Konstruktionen zu schaffen, musste ein keilförmiger Teil aus dem Schussboden unterhalb der Wehranlage entfernt werden. Das beauftragte Bauunternehmen verwendete hierfür erfolgreich eine Querschneidkopffräse des Typs KR 120 von KEMROC. (Foto: KEMROC)

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Inhalt: Bautechnik 7/2020Bautechnik7/2020Inhalt

Abstract

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Glatz, Bernhard; Bettinelli, Lara; Fink, JosefTriebfahrzeuge und Fahrzeug-Brücken-Interaktion in der dynamischen Berechnung von EisenbahnbrückenBautechnik7/2020453-461Aufsätze

Abstract

Bei der dynamischen Berechnung von Eisenbahnbrücken können die überfahrenden Züge durch verschiedene Ansätze modelliert werden. Sofern die Fahrzeuge als Mehrkörpersystem aus gefederten und gedämpften Einzelmassen abstrahiert werden, ist die Fahrzeug-Brücken-Interaktion zufolge der mit dem Tragwerk mitschwingenden Fahrzeugmassen im Modell berücksichtigt. Um diesen Effekt im Vergleich zu vereinfachten Zugmodellen aus überfahrenden Einzelkräften zu untersuchen, wurden zahlreiche wissenschaftliche Studien durchgeführt. Oftmals werden dabei die Triebfahrzeuge nicht mitgerechnet, um eine möglichst gleichmäßige Anregung des Tragwerks zu erzielen. In diesem Beitrag wird einerseits der Einfluss der Triebfahrzeuge auf die dynamische Tragwerksantwort von Einfeldträgerbrücken in Beton- und Stahlbauweise untersucht, andererseits wird die Frage behandelt, ob die Ergebnisse von Studien zur Fahrzeug-Brücken-Interaktion für Eisenbahnzüge ohne Triebfahrzeug auch auf die reale Situation von Zügen mit Triebfahrzeug anwendbar sind. Dazu werden dynamische Berechnungen an einem Parameterfeld fiktiver Einfeldträgerbrücken für den österreichischen Hochgeschwindigkeitszug “Railjet” durchgeführt.

Power cars and vehicle-bridge-interaction in the dynamic calculation of railway bridges
In the dynamic calculation of railway bridges, the passing trains can be modelled in various ways. If a multi-body-system consisting of sprung and damped masses is chosen as a vehicle model, the vehicle-bridge-interaction due to excited masses is taken into account in the calculation. Multiple scientific studies have been carried out in order to evaluate this effect in comparison to simpler vehicle models consisting of moving single loads. Many of these studies omit the power cars in order to achieve a consistent excitation of the bridge. In this article, the influence of the power cars on the dynamic response of simply supported concrete and steel bridges is analysed. Furthermore, it examines whether the scientific results of studies dealing with the vehicle-bridge-interaction for train models omitting the power car can also be applied to a realistic situation with trains including power cars. Therefore, dynamic calculations are carried out for a parametric field of simply supported bridges and the Austrian high speed train “Railjet”.

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Gschösser, Florian; Lumetzberger, Dominik; Burtscher, Eugen; Tautschnig, ArnoldÖkologische Nachhaltigkeit von Großumbaumaschinen bei Ober- und Unterbausanierungen von Bahntrassen - Bewertung von Baudurchführungskonzepten für das Projekt Lustenau-LauterachBautechnik7/2020462-472Aufsätze

Abstract

Diese Studie untersucht die ökologischen Nachhaltigkeitspotenziale von Eisenbahnober- und -unterbausanierungen mit Großbaumaschinen (Aushubmaschine (AHM), Schnellumbauzug (SUZ) und Gleisstopfmaschine), wozu ein ökobilanzieller Vergleich zu Sanierungen mit konventionellem Erdbau (Bagger, Planierraupe, Walze und Lkw) durchgeführt wird. Als Fallstudie wird ein Abschnitt des Projekts Lustenau-Lauterach der ÖBB herangezogen. Die Studie untersucht relevante Prozesse bis zur Fertigstellung der Sanierung, d. h. vom Rückbau bis zur Materialproduktion, dem Materialtransport bis hin zum Einbau der notwendigen Materialien. Dabei werden Unterschiede bzgl. Treibstoffverbrauch der Baumaschinen, Anteilen an der Maschinenproduktion (Verhältnis Baudauer zu Lebensdauer der Maschine), Materialrecycling, Materialtransport und Transportlogistik bzw. Schienenersatzverkehr in Abhängigkeit von notwendigen Streckensperren untersucht. Die Gegenüberstellung der Ökobilanzergebnisse zeigt für die Großbaumaschinenvariante Vorteile von bis zu 46 % an reduzierten Umweltbelastungen, obwohl die Großbaumaschinen aufgrund ihrer höheren Motorleistung einen höheren Bedarf an Treibstoff für die Herstellungsprozesse benötigen. Die Verlagerung der Materialtransporte auf die Schiene, die Vermeidung der Notwendigkeit einer Baustraße, die Möglichkeit der Materialaufbereitung in der AHM und eine Verkürzung der Streckensperre bewirken jedoch einen positiven ökologischen Effekt, welcher den Mehrverbrauch an Diesel für die Herstellungsprozesse kompensiert.

Environmental sustainability of railway superstructure and substructure refurbishments with heavy construction equipment
This study analyzes the environmental potentials of railway superstructure and substructure refurbishments with heavy construction equipment (excavating machine, track renewal train and track tamping machine), wherefore a comparative LCA to a refurbishment with conventional earthworks is carried out. The study object is a refurbishment section of a project of the ÖBB. Thereby, relevant processes until the completion of the refurbishment are examined. Differences regarding fuel consumption of the construction equipment, the shares on equipment production (ratio of construction duration to equipment lifetime), material recycling for unbound base courses, material transport, transport logistics and replacement bus services depending on necessary route closures are therefore examined in detail. The comparison of the LCA results shows advantages of up to 46 % for the heavy equipment variant, although these machines require higher fuel consumptions for construction processes due to higher engine power. However, rail-bound transports, avoiding the need of a site road, the possibility of material recycling in the excavating machine and the shortening of the route closure period cause positive environmental effects, which compensate the additional fuel consumption for the construction processes.

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Reiterer, MichaelExperimentelle und numerische Untersuchung einer bestehenden Eisenbahnbrücke bei ZugüberfahrtBautechnik7/2020473-489Aufsätze

Abstract

Die dynamischen Kennwerte und das Schwingungsantwortverhalten bei Zugüberfahrt werden an einem schiefwinkeligen einfeldrigen Stahlbetonplattentragwerk experimentell und numerisch untersucht. Bei der numerischen Untersuchung werden unterschiedliche Detaillierungsgrade der Brückenmodelle betrachtet und die Ergebnisse der berechneten Eigenfrequenzen und Schwingungsantworten bei Zugüberfahrt miteinander verglichen und diskutiert. Die experimentellen Untersuchungen beinhalten die Anwendung der krafterregten Schwingungsanregungsmethode zur Ermittlung der tatsächlichen Größe der dynamischen Kennwerte des Tragwerks und die Messung der Tragwerksreaktionen bei Zugüberfahrt. Mit den experimentell ermittelten dynamischen Kennwerten werden die numerischen Brückenmodelle kalibriert und eine Neuberechnung der Schwingungsantworten wird durchgeführt. Die Abweichungen der bei Zugüberfahrt am realitätsangepassten numerischen Modell ermittelten Tragwerksreaktionen werden mit den messtechnisch ermittelten Werten verglichen. Ziel des Vergleichs ist die Ermittlung und Darlegung von anzuwendenden Signalanalyse- bzw. Filtermethoden zur Erzielung einer bestmöglichen Übereinstimmung der Tragwerksreaktionen des Modells mit der Realität. Es werden Empfehlungen für die Wahl des Detaillierungsgrads der numerischen Brückenmodelle bei Zugüberfahrtssimulationen und für die Festlegung der maßgebenden Eigenfrequenzen bei der Durchführung von Schwingungsmessungen an realen Tragwerken gegeben.

Experimental and numerical investigation of an existing railway bridge during train crossing
In this paper the dynamic parameters and the vibration response during train crossing of an inclined single span concrete plate bridge is experimentally and numerically investigated. In the numerical analyses different levels of detail of the numerical model are considered and the gained results of calculated natural frequencies and vibration responses during train crossing are compared and discussed. Within the experimental investigation of the bridge structure the forced vibration excitation method is applied to determine the real dynamic parameters and in addition measurements of the train crossing are performed to determine the time history of vibration response. The gained measurement results of natural frequencies and damping coefficients are used to calibrate the theoretical numerical models to the real behaviour and numerical calculations are repeated. The discrepancy of the measured vibration response and the calculated response in the numerical models during train crossing is analysed and valuated. The goal of this comparison is to determine signal analyses methods that have to be applied to the measured raw data in order to get a good agreement. Recommendations of necessary levels of detail of numerical models in dependence to the type of bridge structure are specified. In addition, recommendations for choosing the relevant natural frequencies that have to be identified within dynamic measurements of real bridge structures are indicated.

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Mangelfreies Planen und BauenBautechnik7/2020489Nachrichten

Abstract

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Salcher, Patrick; Onay, Abdurrahman; Adam, ChristophEffekt der Boden-Bauwerksinteraktion auf die Dynamik rahmenartiger EisenbahnbrückenBautechnik7/2020490-498Aufsätze

Abstract

Kritische Resonanzerscheinungen an Eisenbahnbrücken verursacht durch Hochgeschwindigkeitszüge führen zu großen Verformungen, Beschleunigungen und Spannungen am Tragwerk und werden maßgeblich von den Eigenfrequenzen beeinflusst und nur durch die Dämpfung begrenzt. Gerade bei Rahmentragwerken mit kurzen Spannweiten ist durch ihre Einbindung in den Untergrund eine starke Boden-Bauwerksinteraktion zu erwarten, die zu einer hohen geometrischen Dämpfung durch Wellenausbreitung im Boden führt. In der vorliegenden Studie wird mittels numerischer Simulationen der Einfluss der Boden-Bauwerksinteraktion auf die Dynamik von rahmenartigen Eisenbahnbrücken anhand von Eigenfrequenzen, Eigenschwingungsformen und äquivalenten Dämpfungskoeffizienten bewertet. Grundlage sind einfache ebene Finite-Elemente(FE)-Modelle, bestehend aus Rahmenstruktur und umliegendem Boden. Aus der nach einem Kraftstoß in der Mitte des Riegels bzw. Stiels folgenden freien Schwingungsantwort wird die Grundfrequenz der Eigenschwingungen in vertikaler bzw. horizontaler Richtung ermittelt. Das Abklingverhalten dieser Antwort dient der Identifikation der effektiven Dämpfung. Um einen umfassenderen Einblick zur Dynamik dieser Tragwerke zu erhalten, werden in einer Parameterstudie die Geometrie des Rahmentragwerks und die Bodenparameter variiert.

Effect of soil-structure interaction on the dynamics of portal frame railway bridges
Critical resonance phenomena on railway bridges caused by high-speed trains lead to large deformations, accelerations and stresses on the structure, which are significantly influenced by the natural frequencies of the structure and only limited by damping. Particularly portal frame structures with short spans are expected to have a strong soil-structure interaction because they are integrated into the subsoil, which leads to a high geometric damping due to wave propagation in the ground. In the present study the influence of soil-structure interaction on the dynamics of frame-type railway bridges is assessed by numerical simulations, based on natural frequencies, natural vibration modes and equivalent damping coefficients. The basis are simple plane finite element (FE) models, which consist of the frame structure and the surrounding soil. From the free vibration response induced by a pulse load in the center of the beam or column, the fundamental frequency in vertical or horizontal direction is determined. The decay of this response is used to identify effective damping. To obtain a more comprehensive insight into the dynamics of these structures, the geometry of the frame model and the soil parameters are varied in a parameter study.

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Bielak, Jan; Will, Norbert; Hegger, JosefZwei Praxisbeispiele zur Querkrafttragfähigkeit von Brückenplatten aus TextilbetonBautechnik7/2020499-507Aufsätze

Abstract

Textilbewehrter Beton (TRC) bei Neubauteilen kombiniert Hochleistungstextilien mit einer neuen Generation hochfester Betone. Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit der nichtmetallischen Bewehrung ist der Einsatz von TRC für Außenbauteile insbesondere bei Frost-Tausalzbelastung vielversprechend. So können die Betondeckung und das Eigengewicht reduziert werden und die Herstellung schlanker Bauelemente sowie dünner Platten ohne zusätzliche Abdichtung oder Schutzbeläge ist möglich. Bei der Planung mehrerer Brücken im Remstal und in Ottenhöfen wurden theoretische Modelle und Erfahrungen aus Forschungsprojekten genutzt, um TRC-Platten ohne Querkraftbewehrung einzusetzen. Begleitend zur Bauausführung wurden experimentelle Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit durchgeführt, um die Qualität der Ausführung zu überprüfen und die Annahmen zu validieren. Der vorliegende Beitrag zeigt die Anwendungspotenziale sowie Herausforderungen für den Einsatz von TRC in Ingenieurbauwerken auf.

Two examples from practice for shear capacity of textile-reinforced bridge decks
Textile-reinforced concrete (TRC) for new constructions combines high-performance textiles with a new generation of high-strength concretes. Due to the corrosion resistance of the non-metallic reinforcement, the use of TRC for exterior applications is promising, especially with freeze-thaw and de-icing salt exposition. The concrete cover and dead loads can be reduced and the production of slender structural elements as well as thin slabs without additional waterproofing or protective decking becomes possible. During the design of several bridges in Remstal and in Ottenhöfen, theoretical models and experiences from previous research projects were used to apply TRC slabs without shear reinforcement. Accompanying the production and construction works, experimental investigations of shear capacity were carried out for quality control of the execution and for validation of assumptions. The present article shows the application potentials and challenges for the use of TRC in civil engineering structures.

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Marzahn, Gero; Mertzsch, Olaf; Kramer, LisaDer Traglastindex zur Bewertung struktureller Eigenschaften von StraßenbrückenBautechnik7/2020508-516Berichte

Abstract

Dieser Beitrag erscheint auch in den Ernst & Sohn-Zeitschriften Beton- und Stahlbetonbau Heft 7 und Stahlbau Heft 10.
Seit Jahrzehnten wird der Zustand von Brückenbauwerken auf der Grundlage der Zustandsnote als Ergebnis einer Bauwerksprüfung bewertet. Jedoch zeigen durchgeführte Nachrechnungen von Brückenbauwerken, dass strukturellen Defizite, z. B. geringe oder nicht ausreichende Tragkapazitäten, durch Zustandsnoten nicht oder nur unzureichend abgebildet werden, solange keine entsprechenden Schäden oder ungewöhnliches Verhalten erkennbar sind. So sind Beispiele bekannt, bei denen defizitäre Brücken ersetzt werden müssen, obwohl die Zustandsnote auf eine gute Erhaltung schließen lässt und umgekehrt. Zur besseren Erfassung und Bewertung der strukturellen Eigenschaften einer Brücke, also der tragfähigkeitsrelevanten Eigenschaften eines Tragwerks, wurde ein weiterer, neuer Kennwert entwickelt. Der Traglastindex erlaubt eine andere Sicht, weil er anhand verschiedener Kriterien vermutete Defizite unabhängig vom baulichen Zustand benennt, denen im Weiteren nachzugehen ist. Insofern beschreiben beide Kennwerte, sowohl die Zustandsnote als auch der Traglastindex, den Zustand und die Nutzungsfähigkeit eines Bauwerks mit unterschiedlicher Blickrichtung und erlauben somit eine Vervollständigung des Gesamtbilds vom Bauwerk.

Load-bearing index to grade structural capacities of road bridges
For decades, bridge structural conditions have been evaluated on the basis of structural health grades determined during a bridge examination. However, recalculations conducted for bridge structures show that structural deficiencies, such as low or insufficient load-bearing capacities, are not or not sufficiently reflected by these conditions if no corresponding damage or unusual behavior can be detected. There are known cases of deficient bridges that had to be replaced even though the structural health grade suggested a good condition or vice versa. To better measure and assess the structural conditions of a bridge, i.e., the criteria of the superstructure that are relevant for the load-bearing capacity, a new parameter was developed. The load-bearing index allows for a different perspective as it identifies presumed deficiencies on the basis of various criteria that are independent of the physical condition. In a next step, these deficiencies have to be further examined. Both parameters - the structural health grade and the load-bearing index - describe the condition and the usability of a structure. But they do so from a different point of view, and, therefore, complete the overall picture of the structure.

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Gehring, Markus; Bayer, DanielaSemi-integrale Gumpenbachbrücke in Kornwestheim - Querverschub einer Brücke einschließlich Stützen und FundamenteBautechnik7/2020517-523Berichte

Abstract

Für eine ressourcensparende und zukunftsorientierte Bauweise ist der Querverschub einer semi-integralen Brücke inkl. ihrer Stützen und Fundamente die passende Antwort auf die Frage, wie man eine zweibahnige Brücke im Zuge einer stark befahrenen Hauptverkehrsachse ersetzt, ohne den Verkehr länger als vier Wochen auf zwei Fahrspuren einzuengen. Die Gumpenbachbrücke im Zuge der B 27 in Kornwestheim inmitten der Metropolregion Stuttgart hat eine Länge von ca. 100 m. Innerorts liegend, besteht sie aus zwei Teilbauwerken mit jeweils drei Feldern. Die gevouteten Spannbetonplattenbalken sind monolithisch mit den Stützen verbunden und ergeben mit der Kalottenlagerung an den Widerlagern ein semi-integrales Bauwerk. Eines der beiden Teilbauwerke der zweibahnigen Bundesstraße wird zunächst in Seitenlage gebaut, um den Verkehr darauf umzuleiten. In mehreren Bauphasen werden die parallel liegenden Bestandsbauwerke abgebrochen und das zweite Teilbauwerk errichtet. Schlussendlich wird das in Seitenlage erstellte semi-integrale Brückenbauwerk einschließlich seiner Stützen und Fundamente mittels hydraulischer Hub- und Verschubsysteme in seine Endlage verschoben. Bei der Dimensionierung und der konstruktiven Ausbildung des Bauwerks ist der Querverschub für Bau- und Endzustand zu berücksichtigen. Im folgenden Beitrag wird auf die wichtigsten Aspekte der Entwurfsplanung eingegangen.

Lateral shifting of a bridge including columns and foundations
How we can tackle the challenge of building a new two-lane bridge on an extremely busy main traffic axis without reducing the traffic from four lanes to two lanes for longer than four weeks? The appropriate answer to this question in the context of resource-efficient and forward-looking planning processes is to shift the semi-integral bridge including its columns and foundations laterally. This method is used for the Gumpenbach Bridge on the main B 27 road in Kornwestheim in the metropolitan region of Stuttgart which has a length of nearly 100 m. The two bridges, each with three spans, are located in the centre of town so noise reduction barriers will be installed. The vaulted, pre-stressed concrete slab beams are monolithically connected to the supports so that a semi-integral structure exists with spherical bearings at the abutments. First of all one of the two partial structures of the two-lane highway is built in a lateral position so that the traffic can be transferred onto it before the other bridge is demolished. Finally, the semi-integral bridge structure, including its supports and foundations, is moved to its final position by means of hydraulic lifting and displacement systems. The static pre-dimensioning and the structural design of the structure as well as its structural conditions take this lateral shifting into account. The following report summarizes the most important aspects of the design process.

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Neuer Termin der FeuerTrutz 2020 am 30. September und 1. OktoberBautechnik7/2020523Veranstaltungen

Abstract

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Richert, Christian; Hanek, DieterBewährte Standards der Schal- und BewehrungsplanungBautechnik7/2020524-532Berichte

Abstract

Die technischen Möglichkeiten der Planung steigen mit den digitalen Methoden, wie der 3-D-Konstruktion und Building Information Modeling, deutlich an. Auch im Bereich der Tragwerksplanung kann dies dazu führen, dass der Fokus der Konstruktionsplanung nicht mehr ausreichend auf dem technisch Notwendigen und dem vertraglich vereinbarten Umfang der Ausführungspläne liegt. Die Tendenz zu Ausführungsplänen mit einem immer komplexeren Inhalt nimmt stetig zu, was mit der Qualifikation und der Umsetzungsfähigkeit der Bauausführenden vor Ort nicht immer im Einklang steht und tw. dadurch verursacht wird. Es entsteht häufig ein Spannungsfeld, in dem Auftraggeber vor der Frage stehen, welche Inhalte von Schal- und Bewehrungsplänen für eine fehlerfreie Bauausführung erforderlich sind. Zu einem zusätzlichen Klärungsbedarf führen auch die anhaltenden Diskussionen um die HOAI. Zwar ist diese im juristischen Sinne kein Leistungskatalog, sie wird aber dennoch als Grundlage herangezogen, um Leistungsbilder als vertraglich vereinbarte Leistungsinhalte (z. B. die Grundleistungen nach HOAI) zu definieren. Weitere Hinweise zu den erforderlichen Inhalten von Schal- und Bewehrungsplänen finden sich in DIN 1356-1, div. gängigen Bautabellen, Splittingtabellen zur HOAI und nicht zuletzt im Heft 3 des AHO und einschlägigen Kommentierungen zur HOAI. Eine einheitliche Zusammenstellung sucht man allerdings vergebens. Um dieser Verunsicherung zu begegnen und auch Planern wie Bauherren ein Instrument an die Hand zu geben, die Planungsleistungen inhaltlich zu überprüfen, hat der VBI als führende Verbandsorganisation der Planungsbüros den nach wie vor gültigen und bewährten Standard von Schal- und Bewehrungsplänen im Hochbau zusammengefasst.

Approved standards of formwork and reinforcement plans
The possibilities of planning increase significantly with digital methods, such as 3-D design and BIM. This can lead to the fact that the focus of planning is no longer sufficiently on the technically necessary and contractually agreed scope of the implementation plans. The tendency towards ever more complex plan content is steadily increasing, which is not always in line with the skills of the executing parties. A field of tension often arises in which clients are confronted with the question of what contents of S+B plans are required. Ongoing discussions about the HOAI are further unsettling. Although this is not a catalogue of services, it is nevertheless used to define services. In the technical literature and standard texts there are references to necessary plan contents, without uniform summary. For this reason, the VBI has summarized the still valid and proven standard.

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