Die durch Kriegseinwirkungen teilweise zerstörte und danach wieder aufgebaute 450 m lange Strassenbrücke über den Möhnesee wurde in den Jahren 1907 bis 1913 als Bogenbrücke mit 19 Feldern und 25 m lichter Weite errichtet. Die Brücke war den erhöhten Verkehrsanforderungen der 70er Jahre nicht mehr gewachsen, die Bogenbrücke wurde abgerissen und auf den vorhandenen gemauerten Pfeilern eine einzellige vorgespannte Torsionshohlkastenbrücke neu gebaut. Der Brückenträger wurde im Taktschiebeverfahren hergestellt.

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Die Traglast ausgesteifter Lasteinleitungsbereiche von Vollwandträgern aus Stahl konnte bisher rechnerisch nur sehr grob abgeschätzt werden. Es wird ein Berechnungsmodell vorgestellt, in dem die vielen Parameter eines ausgesteiften Trägerauflagers Berücksichtigung finden. Das vorgeschlagene Rechenverfahren wird beispielhaft an den Fällen Trägerend- und -mittelauflager demonstriert. Es wird gezeigt, daß die errechneten Werte mit in Versuchen gemessenen Traglasten sehr gut übereinstimmen. Zur konstruktiven Ausführung werden praktische Hinweise gegeben.

This article reviews prior research on connections between through-plates and circular hollow sections (CHS) and presents a finite element (FE) study validated against laboratory experiments. The FE analysis indicates that, for a given geometric configuration, the behaviour of through-plate-to-CHS connections closely matches the sum of branch-plate-to-CHS connection behaviour in plate tension and compression. A connection design strength, which is shown to be valid for a wide range of connection geometries and which is the sum of existing design recommendations for branch plate-to-CHS connections loaded in axial tension and compression, is hence proposed for through-plate-to-CHS T-connections. This therefore enables maximum advantage to be taken of the capacity of this type of “reinforced” tubular connection.

Diese Artikelserie stellt den Einsatz von Computerprogrammen in der Hochschullehre der Bauphysik und Gebäudetechnik für Architekten und Bauingenieure vor.
In diesem Beitrag werden die Motivation zur Artikelserie und die Ergebnisse einer Online-Umfrage an die Lehrenden der deutschsprachigen Hochschulen, initiiert und durchgeführt vom Fachgebiet Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung der Universität Wuppertal, aufgeführt.

Viele bestehende Nichtwohngebäude bieten Potenziale zur Verbesserung des Raumklimas und der Energieperformance durch eine verbesserte Nutzung und Betriebsführung. Dazu müssen aber zunächst die Verhältnisse messtechnisch erfasst und beurteilt werden, sodass Handlungsempfehlungen entwickelt werden können. Bestehende Gebäudeautomationssysteme sind dazu häufig nicht ausreichend qualifiziert. Eine entsprechende Erweiterung der Hard- und/oder Software ist oft wirtschaftlich unverhältnismäßig. Vor diesem Hintergrund wurden in exemplarischen Gebäuden raumklimatische Messungen mit dezentralen Datenloggern unterschiedlicher Bauart über mindestens ein Jahr durchgeführt. Die drei für diesen Beitrag ausgewählten Gebäude besitzen sehr unterschiedliche Lüftungskonzepte. Die beiden Gebäude ohne raumlufttechnische (RLT) Anlagen zeigten auf unterschiedliche Weise den Einfluss des Nutzerverhaltens auf das erreichte raumklimatische Niveau. Das Gebäude mit RLT-Anlage zeigte beispielhaft den Einfluss einer unvorteilhaften Sollwertsetzung auf den Energieverbrauch. Die dezentrale Messtechnik bietet große Potenziale für Qualitätssicherung im Bestand. Bei neuen Gebäuden besteht die Notwendigkeit, Gebäudeautomationssysteme bereits für die Aufgaben der Qualitätssicherung auszulegen und nicht nur auf Funktionssicherung zu setzen.

Decentral monitoring as a contribution towards improving indoor comfort and operation of commercial buildings
Many existing non-residential buildings offer potential for improving the indoor climate and energy performance through improved use and operational management. To do this, however, the conditions must first be measured and assessed so that recommendations for action can be developed. Existing building automation systems are often not sufficiently qualified for these activities. A corresponding expansion of the hardware and/or software is often economically disproportionate. Against this background, room climate measurements were carried out in exemplary buildings with decentralised data loggers of different designs over at least one year. The three buildings selected for this paper have very different ventilation concepts. The two buildings without air conditioning systems showed the influence of user behaviour on the achieved indoor climate level in different ways. The building with an air-handling system exemplified the influence of an unfavourable set point on energy consumption. Decentralised measurement technology offers great potential for quality assurance in existing buildings. In new buildings, it is necessary to design building automation systems for quality assurance tasks and not only for function assurance.

Im Zuge der Erforschung des Klimawandels sind die Prognosemodelle in den letzten Jahren soweit verbessert worden, dass lokale und regionale Klimadatensätze für die Anwendung in Energieberechnungsverfahren für Gebäude vorliegen. Der Beitrag analysiert die Datensätze aus den aktuell verfügbaren Quellen und stellt die relevanten Charakteristika gegenüber. Mit Simulationsrechnungen anhand von drei Nichtwohngebäuden (Büro, Schule, Hotel) wird aufgezeigt, wie sich die Klimadaten auf den Energiebedarf, den Leistungsbedarf und den thermischen Komfort auswirken, sofern keinerlei Anpassungen bei der Baukonstruktion, der Anlagentechnik oder dem Nutzerverhalten erfolgen. Einem deutlich sinkenden Heizwärmebedarf steht bis 2050 eine Zunahme der sommerlichen Raumtemperaturen bzw. des Kältebedarfs gegenüber. Die sommerliche Situation wird insbesondere für Bürobauten kritisch, so dass technische Anlagen zur Kühlung in den sommerheißen Regionen erforderlich werden. Dieser Trend wurde bereits in den vergangenen Jahren beobachtet. Während es für Neubauten dazu energieeffiziente Lösungen gibt, ist die Entwicklung für Bestandsgebäude kritisch. Hier sind wesentliche Verbesserungen von Sonnenschutz und Lüftungsstrategien erforderlich. Für Schulen und Hotels fallen die zu erwartenden Veränderungen vergleichsweise moderat aus.

Climate data and climate change - Analysis of the influence on energy demand, performance requirement and thermal comfort of buildings.
Continuous research on climate change has improved the knowledge on climate forecast modelling, so that local and regional climate data sets for the application in building energy modelling are available. The paper analyses the data sets of most known sources and compares the relevant characteristics at four German locations. Simulation results for three commercial building examples (office, school and hotel) illustrate how the climate change may influence heating and cooling demands and capacities as well as the summer thermal comfort if no adjustments with respect to construction, service technology and user behaviour are applied. A significant decrease in space heating demand is contrasted by increased cooling demand and increased indoor temperatures during summer even until 2050. Especially for the office buildings, the summer conditions develop critical, so that active cooling will be mandatory in the summer hot regions. This trend was already detected during the past decade. The forecast is critical for all existing buildings. Significant improvements of the envelope properties such as glazing or shading and passive cooling options become mandatory. The changes predicted for schools and hotels remain moderate.

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Der gesamte Energiebedarf eines Einfamilienhauses kann im mitteleuropäischen Klima durch die im Laufe eines Jahres auf die Gebäudehülle einstrahlende Sonnenenergie gedeckt werden. Dazu erforderlich sind Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs, effiziente Komoneten zur passiven und aktiven Nutzung der Sonnenenergie und ein System zur saisonalen Energiespeicherung. Architektur, Baukonstruktion und Energiekonzept des Energieautarken Solarhauses wurden in einem integralen Planungsprozeßunter Einsatz von dynamischen Gebäude- und Systemsimulationsrechnungen entwickelt. Neben konventionellen Maßnahmen zur Energieeinsparung sind eine Solarfassade mit transparenter Wärmedämmung, ein hocheffizientes Warmwasserkollektorensystem, eine Photovoltaikanlage und ein Wasserstoff/Sauerstoff-System zur saisonalen Energiespeicherung die wesentlichen Komponenten des Energiekonzeptes. Alle Systeme sind so ausgelegt, daßüblicher Wohnkomfort gewährleistet ist. Über Erfahrungen und Meßergebnisse wird später berichtet.

Der gesamte Energiebedarf eines Einfamilienhauses kann im mitteleuropäischen Klima durch die im Laufe eines Jahres auf die Gebäudehülle einstrahlende Sonnenenergie gedeckt werden. Dazu erforderlich sind Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs, effiziente Komoneten zur passiven und aktiven Nutzung der Sonnenenergie und ein System zur saisonalen Energiespeicherung. Architektur, Baukonstruktion und Energiekonzept des Energieautarken Solarhauses wurden in einem integralen Planungsprozeßunter Einsatz von dynamischen Gebäude- und Systemsimulationsrechnungen entwickelt. Neben konventionellen Maßnahmen zur Energieeinsparung sind eine Solarfassade mit transparenter Wärmedämmung, ein hocheffizientes Warmwasserkollektorensystem, eine Photovoltaikanlage und ein Wasserstoff/Sauerstoff-System zur saisonalen Energiespeicherung die wesentlichen Komponenten des Energiekonzeptes. Alle Systeme sind so ausgelegt, daßüblicher Wohnkomfort gewährleistet ist. Über Erfahrungen und Meßergebnisse wird berichtet.

Der Begriff “Nullenergiehaus” ist in den letzten Jahren national und international zum Inbegriff für die konsequente Zusammenführung von Maßnahmen zur drastischen Energieeinsparung und optimierter dezentraler Nutzung erneuerbarer Energien geworden. Dabei geht es nicht um energieautarke Gebäude und die dabei große Herausforderung der saisonalen Energiespeicherung. Grundidee ist, dass die von einem Gebäude in ein Netz eingespeiste Energiemenge in der Jahresbilanz mindestens dem Energiebezug entspricht. Plusenergiehäuser erzielen eine positive Bilanz. Trotz Verankerung in zahlreichen energiepolitischen Positionspapieren existiert aber bisher keine Definition oder normative Beschreibung. Der Beitrag erläutert in einem internationalen Kontext die Hintergründe und diskutiert die Einflussgrößen bei der Bilanzierung. Nach Darstellung der normativen Berechnungszusammenhänge wird eine abgestimmte Terminologie und nationale Vorgehensweise vorgeschlagen. Diese berücksichtigt neben der Energiebilanz die Energieeffizienz und die Eigenbedarfsdeckung.

From Low-Energy to Zero-Energy Building: Status and Perspectives.
”Net Zero Energy Building” has become a prominent wording to describe the synergy of energy efficient building and renewable energy utilization to reach a balanced energy budget over a yearly cycle. Taking into account the energy exchange with a grid infrastructure overcomes the limitations of energy autonomous buildings with the need for seasonal energy storage on-site. Even though the wording ”Net Zero Energy Building” occurs in many energy policy documents a harmonized definition or a balancing method is still missing. The paper reports on the background and the various effects influencing the energy balance approach. After discussing the national energy code framework in Germany a harmonized terminology and balancing procedure is suggested. Besides the energy balance the procedure takes load energy efficiency and matching into account.

Niedrigenergie- und Passivhäuser sind heute gängige Themen der Planungs- und Baupraxis bei Wohngebäuden. Ein anderes Bild zeigt sich im Nichtwohnungsbau. Um diesen Sektor zu erschließen, fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit im Rahmen des Förderprogramms Solaroptimiertes Bauen - kurz SolarBau - daher bereits seit 1995 Forschung und Demonstration auf dem Gebiet energiesparender Gebäude des Nichtwohnungsbaus. Neben einer Primärenergiekennzahl von 100 kWh/m²a als Zielwert für die gesamte technische Gebäudeausrüstung wird ein Verzicht auf aktive Kühlung und die sinnvolle Integration erneuerbarer Energien in die Energieversorgung gefordert. Zielsetzung aller Demonstrationsbauten ist die Verbindung von hoher Arbeitsplatzqualität mit geringem Energieverbrauch. Die Förderung stellt keine Investitionszuschüsse zur Verfügung sondern unterstützt gezielt den Planungsmehraufwand und die meßtechnische Erfolgskontrolle. Der vorliegende Beitrag berichtet über die Hintergründe, die durchgeführten Projekte und gibt ein erstes Fazit.

Niedrigenergie- und Passivhäuser sind heute gängige Themen der Planungs- und Baupraxis bei Wohngebäuden. Ein anderes Bild zeigt sich im Nichtwohnungsbau. Um diesen Sektor zu erschließen, fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit im Rahmen des Förderprogramms Solaroptimiertes Bauen - kurz SolarBau - daher bereits seit 1995 Forschung und Demonstration auf dem Gebiet energiesparender Gebäude des Nichtwohnungsbaus. Neben einer Primärenergiekennzahl von 100 kWh/m²a als Zielwert für die gesamte technische Gebäudeausrüstung wird ein Verzicht auf aktive Kühlung und die sinnvolle Integration erneuerbarer Energien in die Energieversorgung gefordert. Zielsetzung aller Demonstrationsbauten ist die Verbindung von hoher Arbeitsplatzqualität mit geringem Energieverbrauch. Die Förderung stellt keine Investitionszuschüsse zur Verfügung sondern unterstützt gezielt den Planungsmehraufwand und die meßtechnische Erfolgskontrolle. Der vorliegende Beitrag berichtet über die Hintergründe, die durchgeführten Projekte und gibt ein erstes Fazit.

Die besten verfügbaren transparenten Wärmedämmaterialien erreichen einen diffusen Strahlungstransmissionsgrad von ca. 75 % bei Wärmedurchlaßkoeffizienten von unter 1 W/(m² K). Durch die in der Anwendung notwendige Ergänzung mit transparenten Abdeckungen als Wetterschutz (Glas, Putz) ergibt sich eine Verringerung der Strahlungstransmission. Demgegenüber steht eine Verbesserung der Wärmedämmwirkung durch ergänzende Luftschichten und Anlagen zum temporären Wärmeschutz. Mit einer Reihe von Demonstrationsprojekten wurden erste transparente Wärmedämmsysteme im Betrieb getestet und ihre Funktions- und Leistungsfähigkeit bestätigt. Die verwendeten Abschattungsanlagen konnten den sommerlichen Temperaturkomfort gewährleisten, jedoch sind weitere Entwicklungen notwendig, um die Zuverlässigkeit unter speziellen Einsatzbedingungen zu erhöhen.

Dynamische Berechnungen von Zugüberfahrten für kurze einfeldrige Eisenbahnbrücken führen oft zu einem Überschätzen der Tragwerksantwort im Resonanzfall. Bei Vergleichsmessungen an realen Stahlbetontragwerken kann festgestellt werden, dass dynamische Kenngrößen wie die Eigenfrequenzen und die Lehrschen Dämpfungen von den Vergleichsgrößen im Rechenmodell stark abweichen. Nach Einbeziehung der messtechnisch ermittelten dynamischen Kenngrößen in das Rechenmodell können die dynamischen Nachweise sehr oft positiv geführt werden. Zur Erzielung einer besseren Übereinstimmung von Messung und Berechnung werden in der gegenständlichen Untersuchung an zwei Versuchsbrücken die dynamischen Kenngrößen im Zuge einer Messkampagne bei unterschiedlichen Ausbauzuständen ermittelt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk darauf, die Steifigkeit und Systemdämpfung beeinflussenden Parameter abzuleiten, die mit der Bauform der Versuchsbrücken in Verbindung stehen. An den beiden Versuchsbrücken, in Form von einfeldrigen Stahlbetonplatten, werden Messungen der Tragwerksantwort mit der krafterregten Schwingungsanregungsmethode durchgeführt, wobei ein Tragwerk im ungerissenen und eines im gerissenen Zustand untersucht wird. Die Änderungen der dynamischen Kenngrößen infolge Ausbaulasten, temperaturbedingter jahreszeitlicher Schwankungen und Konstruktionsdetails werden dokumentiert und Vorschläge für die Anpassung in der Modellierung für die dynamischen Berechnungen werden angeführt.

Evaluation of the dynamic system characteristics for single span concrete railway bridges - Determination of dynamic parameters due to measurements on two test bridges in cracked and uncracked state with variations of the dead load
Structural dynamic analysis of short single span railway bridges due to passing trains often overestimate the structural response. Consequent measurements on concrete bridges are performed to evaluate the dynamic parameters such as the eigenfrequency and Lehr's damping ratio. These parameters strongly deviate from the parameters of the structural model. Analysis with the proper parameters lead to realistic results regarding the structural responses. To receive more realistic results in course of a dynamic analysis, investigations on two concrete slab test bridges are established. The main concern in the investigations focuses on changes of the stiffness and damping parameter due to alteration on the test bridge characteristics. Both structures are excited by force controlled long stroke shakers to determine the dynamic response. During the measurement campaign one concrete slab bridge is tested in a crack free state whereas the other one is tested in a cracked state. Changes of the dynamic parameters due to dead load, temperature changes and structural adjustments are documented and recommendations for a meaningful model updating to enhance the dynamic analysis are performed.

Im Zuge von Streckenausbauprojekten der ÖBB wurden im Zeitraum von 2013 bis 2019 drei einfeldrige Stahlfachwerkbrücken mit Spannweiten von 42 bis 68 m in ähnlicher Bauweise errichtet. Nach den derzeitigen Normen sowie Regelwerken sind dynamische Berechnungen zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erforderlich. Im ersten Untersuchungsschritt wird die Berechnung der Zugüberfahrten mit den normativen Lastmodellen als Folge von Einzelkräften durchgeführt. Bei allen drei untersuchten Tragwerken kann gezeigt werden, dass Oberschwingungen des Fahrbahndecks zu signifikanten Überschreitungen der normativ zulässigen vertikalen Überbaubeschleunigung führen. Im nächsten Untersuchungsschritt werden die tatsächlichen Lehr'schen Dämpfungen, Eigenfrequenzen und Eigenformen mittels In-situ-Systemidentifikationen ermittelt. Des Weiteren werden zur Bewertung des Lastmodells aus Einzelkräften zusätzliche Berechnungen zur Fahrzeugbrückeninteraktion durchgeführt, und die Anwendung von Schwingungsdämpfern im Rechenmodell zur Dämpfung der Oberschwingungen wird ebenfalls untersucht. Im abschließenden Untersuchungsschritt werden zur Validierung Zugüberfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an den realen Tragwerken durchgeführt. Aus dem Vergleich der unter Ansatz der Zugüberfahrten berechneten und gemessenen vertikalen Tragwerksbeschleunigungen zeigt sich, dass die im Rechenmodell maßgebenden Oberschwingungen des Fahrbahndecks bei den realen Tragwerken nicht in gleichem Maße angeregt werden.

Truss-girder bridges - evaluation of dynamic responses of the deck due to train transit - comparison between computational results and measurement
During route expansion projects between 2013 and 2019 by the Austrian Federal Railways (ÖBB), three steel truss bridges with a similar design were built as single-span structures with spans of 42 to 68 m. According to the ÖBB regulations dynamic analyses must be carried out. In the first investigation step, the computation of the train transit uses the normative loads for the moving load model. With all three examined structures it can be shown that the harmonics of the bridge deck lead to vertical accelerations exceeding serviceability limit states. In the next investigation step, system identifications are performed to determine the actual Lehr's damping ratios as well as eigenfrequencies and mode shapes of the structures. Further calculations with a detailed interaction model are investigated to prove the moving load model and the application of vibration absorbers at the computational model to dampen the harmonics of the bridge deck is investigated. In the final step, measurements of deck accelerations caused by train transit on the real structures are carried out. A comparison of the calculated and measured vertical accelerations due to train transits demonstrates that the harmonics of the bridge deck at the real structure are not as sensitive as in the numerical model.

Risse und deren Veränderung sind wesentliche Indikatoren für Betonbauten. Konventionelle Risssensoren können nur bekannte Risse punktuell erfassen bzw. deren Weitenänderung bestimmen. In diesem Beitrag wird ein neues Rissmesssystem vorgestellt, welches mit nachträglich an der Betonoberfläche verklebten kostengünstigen Glasfasersensoren über weite Strecken Risse erfasst, ohne deren Lage zuvor zu kennen. Mit verteilten faseroptischen Messungen (engl. Distributed Fibre Optic Sensing “DFOS”) können bis zu einer Einzelmesslänge von 70,0 m neue Risse identifiziert, auf 3,5 cm verortet sowie deren Weitenänderungen bestimmt werden. Die erreichten Genauigkeiten betragen 0,035 mm (Labormaßstab) und 0,15 mm (reale Anwendungen). Mit DFOS werden somit Einzelrisse bei im Stahlbetonbau üblichen Rissabständen von 15 cm messbar, auch wenn keine direkte Sichtverbindung vorliegt. Es wird ein neu entwickelter Auswertealgorithmus vorgestellt, mit dem zusätzlich die historische Rissentwicklung erfasst wird. Bei Epochenmessungen kann mit diesem auf eine zwischenzeitlich aufgetretene maximale Rissbreite rückgeschlossen werden. Laborversuche und reale Messungen im Zuge einer Pilotanwendung von mehr als einem Jahr zeigen die Methodik sowie die Randbedingungen bei der Wahl der Faser und des Klebers. Gegenüberstellungen verschiedener Messsysteme ergeben eine erreichte Genauigkeit in ähnlicher Größenordnung wie konventionelle Risssensoren.

Distributed crack width measurement in concrete structures using fibre-optic sensor technology - New application of distributed fibre optic sensing
Cracks and their changes are important indicators for concrete structures. Conventional crack sensors can only detect known cracks or determine their change in width. This paper presents a new crack measurement system that uses low-cost fibre optic sensors subsequently bonded to the concrete surface to detect cracks over long distances without knowing their location in advance. With distributed fibre optic sensing (DFOS), new cracks can be identified using fibre length of up to 70.0 m. The position of identified cracks can be located to 3.5 cm and their change in width determined. The achieved accuracies for the width are 0.035 mm (laboratory scale) and 0.15 mm (real applications). With DFOS, individual cracks can be measured at the usual crack distances of 15 cm in reinforced concrete construction, even without a possibility of visual inspection. Furthermore, a newly developed evaluation algorithm is presented with which the historical crack development is recorded. In the case of epoch measurements, this can be used to draw conclusions about the maximum crack width that has occurred in the meantime. Laboratory tests and real measurements in the course of a pilot application of more than one year show the methodology as well as the boundary conditions for the choice of fibre and adhesive. Comparisons of different measuring systems show an achieved accuracy in a similar order of magnitude as conventional crack sensors.

Tragwerksverstärkungen sind häufiger erforderlich, damit werden effiziente Verstärkungsmethoden immer wichtiger. Schlaff auf die Betonoberfläche aufgeklebte kohlefaserverstärkte Lamellen (CFK) sind mittlerweile in der Bauwirtschaft etabliert. Dieser Beitrag behandelt das Verfahren von in Betonschlitze geklebten und vorgespannten CFK-Lamellen (engl. Prestressed Near Surface Mounted, kurz: PNSM). Diese neue Technologie ermöglicht es, eingeschlitzte CFK-Lamellen nicht nur im schlaffen, sondern auch im vorgespannten Zustand zu verwenden, wodurch die mechanischen Eigenschaften von CFK-Lamellen optimal genutzt werden können. Darüber hinaus kann durch Aktivierung des Eigengewichtes und durch ein verbessertes Verformungs- und Rissverhalten verstärkter Bauteile die Praxistauglichkeit wesentlich gesteigert werden.
Früher war der Spannvorgang sehr aufwendig und es wurden teure Verankerungen am Bauwerk belassen. Diese mussten zudem über die gesamte Nutzungsdauer zuverlässig vor Korrosion geschützt werden. Mit der Composite Wedge-Technik wurde eine temporäre Spannvorrichtung entwickelt, die die Vorspannkräfte innerhalb der Betondeckung durch Keiltechnik rasch und einfach aufbringt. Für den Endzustand wird die Verstärkungsmaßnahme mit einer Klebeendverankerung aus einer Epoxidharz-Quarzmischung dauerhaft abgeschlossen. So werden keine korrosionsgefährdeten Komponenten ins Bauwerk eingebracht und Kostenvorteile geschaffen, da die für den Spannvorgang temporär eingesetzten Keile wiedergewonnen werden.
Die Vorspannvorrichtung und Verstärkungsmethode mit Klebeendverankerung wurden im Rahmen des Forschungsprojekts “Tragwerksverstärkungen mit vorgespannten eingeschlitzen CFK-Lamellen” an der TU Wien entwickelt und im Rahmen von zahlreichen Versuchen getestet.

Efficient Prestressing of FRP-Strips
Strengthening of structures is an emerging engineering field, and requires an efficient strengthening method. Strengthening with pre-stressed near surface mounted (PNSM) carbon fibre reinforced polymers (CFRP) is a powerful technique, where CFRP-strips are placed and pre-stressed in a groove within the concrete cover. The utilisation of CFRP can be increased and the advantages of PNSM are as follows: the activation of dead loads, a better performance for deflection as well as cracks, an improved bond behaviour and protection of the strip against impacts. On the other hand the pre-stressing action is very elaborate, and often very expensive anchorages have to remain at the structure, which have to be protected against corrosion. By using the Composite Wedge-Technique a pre-stressing unit for the PNSM-Method was developed, which operates within the concrete cover and uses the wedge technique. The pre-stressing-force can be applied fast and simple and the device is removed after the strip was glued in the groove. As a final step, the pre-stressing device will be removed and a permanent bond anchorage made of epoxy reisin will be implemented. No corrosive anchoring parts remain at the structure, the method is very durable and efficient and furthermore anchorage costs are diminished.
The pre-stressing device and strengthening method were developed and tested within the scope of the research project “Strengthening with pre-stressed near surface mounted CFRP-Strips” conducted at Vienna University of Technology.

Oberflächig geklebte Kohlefaserlamellen (CFK) werden seit vielen Jahren zur Bauteilverstärkung eingesetzt. Die hohe Festigkeit dieser Lamellen kann aufgrund der begrenzten Zugkapazität des Betons nicht zur Gänze ausgenutzt werden. Eingeschlitzte CFK Lamellen hingegen bieten wesentliche Vorteile, die zusammen mit Vorspannung noch weiter optimiert werden können. Für den Vorspannvorgang wurde eine spezielle Verankerung, auf Basis der Composite Wedge Technik, entwickelt, die einfaches und rasches Vorspannen erlaubt. Die Verankerung ist zudem nur 8 kg schwer, was besonders vorteilhaft beim Hantieren an der Tragwerksunterseite ist. Nach dem Vorspannen wird die Verankerung entfernt, die permanente Verankerung der Lamellenenden wird durch nachträgliches Verkleben gewährleistet. Es verbleiben keine Stahlteile im oder am Bauwerk. So zeichnet sich die Konstruktion durch geringen Wartungsaufwand und hohe Dauerhaftigkeit aus. Die Effizienz der entwickelten Systeme wurde an vorgespannten Plattenstreifen experimentell untersucht. In den Untersuchungen konnte die Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden.

Strengthening using Prestressed Near Surface Mounted Strips
Exernally bonded carbon fiber reinforced plastic (CFRP) strips are used since several years for strengthening of structures. The high strength of the strips cannot be exploited in most applications. Near surface mounted strips offer several advantages, which allow for further optimization together with prestressing. For the prestressing action a special anchoring device, based on the Composite Wedge Principle, was developed, which allows a simple and quick prestressing procedure. Additionally the anchorage weighs only 8 kg, which is especially beneficial when manipulations on the lower surface of the structure are necessary. The anchorage will be removed after prestressing and the permanent anchorage of the ends of the strips will be established by bond. No steel parts remain in the structure, after completing the strengthening. This results in low maintenance and a high durability. The efficiency of the developed systems and the prestressed plate strips was examined experimentally. In these investigations a perfect functionality could be demonstrated.

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The Tunnel Albaufstieg consortium won the contract with an alternative proposal to drive a section about 2.8 km long of the 8.8 km long Boßler Tunnel with a tunnel boring machine (TBM). The next section, where squeezing conditions were forecast, was to be tunnelled by the shotcrete method according to the tender documents. Manifold and extensive additional investigations delivered the basis for the extension of the TBM drive along the entire length of the Boßler Tunnels. The driving of the section through the Aalenian 1 geology was problem free due to the low strengths and good cuttability of the rock mass combined with its impermeability. The next section in the intercalation of claystone and sandstone of the Aalenian 2 was much more differentiated but managable. The breakthrough of the east bore of the Boßler Tunnel confirms to the responsible people for the client and contractor that the decision to follow the aim of consistent mechanised tunnelling had been correct.
Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg wurde mit einem Nebenangebot beauftragt, das vorsah, von dem rund 8,8 km langen Boßlertunnel eine Strecke von ca. 2,8 km mit einer Tunnelvortriebsmaschine (TVM) aufzufahren. Die daran anschließende mit druckhaften Gebirgsverhältnissen prognostizierte Strecke war nach den Vorgaben der Ausschreibung in Spritzbetonbauweise aufzufahren. Mannigfaltige und in großem Umfang durchgeführte Zusatzerkundungen lieferten die Basis, die TVM-Fahrt über die annähernd gesamte Tunnellänge des Boßlertunnels zu erstrecken. Das Auffahren des im sogenannten Aalenium 1 liegenden Vortriebsabschnitts war aufgrund der geringen Festigkeiten und der guten Lösbarkeit des Gebirges in Verbindung mit der Wasserundurchlässigkeit unproblematisch. Wesentlich differenzierter, aber dennoch gut beherrschbar, gestalteten sich die Vortriebsarbeiten in den anschließenden Wechselfolgen von Ton- und Sandstein des sogenannten Aalenium 2. Der bereits erfolgte TVM-Durchschlag der Oströhre des Boßlertunnels bestätigt den Projektverantwortlichen des Auftraggebers und des Auftragnehmers, dass es die richtige Entscheidung war, das Ziel einer durchgängigen TVM-Fahrt konsequent zu verfolgen.

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