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Titelbild: Bautechnik 4/2019Bautechnik4/2019Titelbild

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Zum Titelbild
Zur ALHO Gruppe mit Sitz in Friesenhagen gehören das Modulbauunternehmen ALHO Systembau GmbH, die auf Vermietung- und Verkauf von temporären Raumsystemen fokussierte FAGSI GmbH sowie die ProContain GmbH, Fachhandelsspezialistin für die Herstellung flexibler Containersysteme. Im sachsen-anhaltinischen Coswig realisierte Architekt Frank Holschbach (LHVH Architekten Partnerschaft, Köln) für FAGSI einen dreigeschossigen Verwaltungsneubau in der bewährten modularen Qualitätsbauweise des Mutterkonzerns ALHO. Zumindest teilweise ist das Gebäude als Hybridkonstruktion mit Sichtbetonbauteilen ausgeführt: 31 präzise im ALHO Werk vorgefertigte Raummodule wurden auf ein betoniertes Untergeschoss aufgesetzt, innerhalb zwei Wochen vor Ort montiert und in den anschließenden drei Monaten mit der Fassade verkleidet und bezugsfertig ausgebaut.
(Foto: ALHO Holding GmbH)

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Inhalt: Bautechnik 4/2019Bautechnik4/2019Inhalt

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Brokbals, Stefanie; Wapelhorst, Vincent; ade , IvanBerechnung von Risikokosten in der Bauprojektabwicklung - Aktualisierung der Studie von Schubert aus dem Jahr 1971Bautechnik4/2019299-312Aufsätze

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Bereits im Jahr 1971 leistete SCHUBERT einen ersten Beitrag zur Berücksichtigung von Risiken in der Bauprojektabwicklung und führte zudem erste Elemente des heutigen Risikomanagementprozesses in der deutschsprachigen baubetriebswirtschaftlichen Literatur ein. Mittels empirischer Untersuchung zur Eintrittswahrscheinlichkeit und Kostenhöhe bei Risikoeintritt von Einzelrisiken traf SCHUBERT dabei u. a. Aussagen zur Bedeutung der Einzelrisiken in Abhängigkeit von der Höhe der Risikokosten. Nach über 40 Jahren sind inzwischen andere Ergebnisse bei der Risikobewertung zu erwarten. In der aktualisierten Studie für Projekte des Hoch- und Ingenieurhochbaus mit einer Projektbauleistung ≤ 2,5 Mio. Euro bei Einheitspreisverträgen unter Vereinbarung der VOB/B werden zuerst die veränderten Risikobewertungen der Einzelrisiken aufgezeigt; hervorzuheben ist, dass die Summe der ermittelten Risikokosten der Einzelrisiken mit der von SCHUBERT übereinstimmt. Des Weiteren wird durch eine Veränderung von Merkmalsausprägungen (Antwortmöglichkeiten) der Eintrittswahrscheinlichkeiten und Kostenhöhen bei Risikoeintritt festgestellt, dass die Risikokosten der Bauprojektabwicklung sogar deutlich höher liegen. Die aktualisierten Ergebnisse können Auftragnehmern als erste Orientierungshilfe für die Ermittlung von Risikokosten in der Angebotskalkulation dienen.

Calculation of the risk costs in construction projects - actualization of Schubert's study from 1971
As early as 1971, SCHUBERT made a first contribution to the consideration of risks during the execution of building projects. In addition to that he was first to introduce elements of the risk management process to the construction management literature in Germany. By the use of an empirical study of the probability of occurrence and the cost amount by occurrence of risks, SCHUBERT made among others a statement about the importance of the risks depending on the amount of the risk costs. More than 40 years later other results of the risk assessments are to expect. In an updated study for building construction projects with a construction output ≤ 2, 5 million euros and unit price contracts applying the VOB/B primarily the altered risk assessments are shown; it needs to be emphasized that the sum of the determined risk costs correspond to SCHUBERT's results. Furthermore, with a variation of the characteristic attributes (response options) of the probability of occurrence and the cost amount by occurrence of risks it can be displayed, that the risk costs during the execution of building projects are considerably higher. The updated results may serve as a benchmark for contractors during the determination of the risk costs in the tender calculation.

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Rengstl, Mathias; Radlbeck, Christina; Mensinger, MartinALFABET 2.0: Datengrundlage zur DIN EN 1999-1-3Bautechnik4/2019313-318Aufsätze

Kurzfassung

Im Zuge eines AiF-Forschungsprojekts (IGF-18629) zur Ermüdung von Aluminiumkonstruktionen im Kurzzeitfestigkeitsbereich, d. h. wenige Lastwechsel bei hoher Spannungsschwingbreite, wurde am Lehrstuhl für Metallbau der TU München die Datengrundlage der DIN EN 1999-1-3 zum Großteil rekonstruiert. Ziel war es, die Versuchshintergründe zu den Kerbdetails und ihren Bemessungslinien neu zu organisieren und für eine statistische Auswertung aufzubereiten. Die ursprüngliche Datenbank ALFABET aus dem Jahr 1990 war nicht mehr lauffähig und wurde dementsprechend lange nicht mehr gepflegt. Die original implementierten Versuchsdaten lagen aber noch auszugweise in damals exportierten Formularen vor. Auf dieser Basis wurde die Datenbank ALFABET 2.0 neu erstellt und mit weiteren Versuchsdaten ergänzt. Aktuell stehen ca. 2 500 Ermüdungsversuche zu Grundmaterial, Verbindungen und Trägerversuchen aus dem Zeitraum 1960-2018 zur Verfügung. Der Schwerpunkt von damaligem und heutigem Aufbau der Datenbank liegt vor allem auf der Beurteilung des Einflusses von Kerben und der Mittelspannung auf die Ermüdungsfestigkeit. Die möglichst breit angelegte Versuchsbasis dient letztlich zur Ableitung von normativ abgesicherten Bemessungslinien.

ALFABET 2.0: data basis of DIN EN 1999-1-3
Within an AiF research project (IGF-18629) about low cycle fatigue of aluminum structures, the Chair of Metal Structures at the Technical University of Munich reconstructed parts of the data base of DIN EN 1999-1-3. The objective was, to get a compendium of fatigue tests for statistic evaluation of the experimental background of structural details and design lines. The original data base from 1990 did not run any more on contemporary hardware and respectively wasn't maintained any more. However, the original test data sheets were still available in exported forms from the data base. On that basis the new databank ALFABET 2.0 was built, completed with new data and currently provides approximately 2 500 fatigue tests on basic material, joints and full-beam tests from the period 1960-2018. In the foreground of the former and present structure of the database is the evaluation of the influence of notches and the mean stress on the fatigue strength, which is to serve by a broad test basis for the derivation of fail-safe design lines.

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ade , Ivan; Brokbals, Stefanie; Wapelhorst, VincentStochastische Berechnung bauleistungsspezifischer Risikokosten in der AngebotskalkulationBautechnik4/2019319-328Aufsätze

Kurzfassung

Die Höhe der Risikokosten eines Bauprojekts hängt von einer Vielzahl von Projektkenngrößen ab, u. a. von der Höhe der Projektbauleistung. Daher werden in dieser Studie Risikokosten von 26 Einzelrisiken für drei projektbauleistungsabhängige Kategorien (< 200 000 , 200 000-1 000 000 sowie 1 000 000-2 500 000 Projektbauleistung) für Projekte des Hoch- und Ingenieurhochbaus bei Einheitspreisverträgen unter Vereinbarung der VOB/B betrachtet. Durch eine deterministische Risikokostenberechnung konnte festgestellt werden, dass sowohl die Höhe als auch die Rangfolge der Einzelrisiken in Abhängigkeit von der Projektbauleistung variiert. Die Höhe der Risikokosten steigt zwar prinzipiell mit zunehmender Projektbauleistung, ist jedoch bei Projektbauleistungen zwischen 200 000 und 1 000 000 prozentual am höchsten.
Darüber hinaus wird eine stochastische Risikokostenberechnung mittels Monte-Carlo-Simulation für die drei projektbauleistungsabhängigen Kategorien durchgeführt. Dadurch können die Bandbreiten der Risikokosten dargestellt werden. Eine durchschnittliche Betrachtung der drei Kategorien hat ergeben, dass die Risikokosten - ohne Berücksichtigung von Chancen - mit 90 %iger Wahrscheinlichkeit in einer Brandbreite von 2, 71-8, 67 % der Projektbauleistung liegen. Die Ergebnisse unterstützen den Auftragnehmer, die Risikokosten bereits in der Angebotskalkulation nach Marktlage, unternehmensspezifischer Risikobereitschaft und strategischen Überlegungen zu bestimmen.

Stochastic calculation of risk costs in construction projects during cost estimation
The amount of risk costs of construction projects depends on various project parameters, among others on the construction output. Therefore, in this study the amounts of risk costs of 26 risks are determined for three categories of construction output (< 200 000 , 200 000-1 000 000 and 1 000 000-2 500 000 construction output). Only building construction projects with a construction output ≤ 2 500 000 and unit price contracts applying the VOB/B are considered. By the use of a deterministic risk cost calculation it was shown that both, the amount of the risk costs and the order of priority of the risks vary, depending on the amount of the construction output.
Furthermore, a stochastic risk cost calculation applying the Monte Carlo Method is used to reveal the range of risk costs depending on the construction output. Through the consideration of the average of the three categories it can be pointed out that the risk costs - without taking chances into account - range between 2.71 and 8.67 % of the construction output. The results facilitate the contractor during the tender calculation to determine the amount of risk cost depending on the market situation, the company-specific risk disposition as well as strategic considerations.

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Schmidt, Boso; Schneider, Sebastian; Marx, SteffenBetonermüdung - Sicherheiten und Entwicklungspotenziale aktueller Nachweiskonzepte - 22. Dresdner Baustatik-Seminar - "Realität - Modellierung - Tragwerksplanung"Bautechnik4/2019329-337Aufsätze

Kurzfassung

Das tatsächliche Sicherheitsniveau bei der Ermüdungsbemessung von druckschwellbeanspruchtem Beton ist derzeit unbekannt. Für die Ermüdungsnachweise werden Sicherheitsbeiwerte verwendet, die aus der statischen Bemessung übernommen wurden, und weitere, teilweise nicht wissenschaftlich begründete Sicherheitselemente implementiert. In diesem Beitrag werden Sicherheiten in aktuellen Nachweiskonzepten nach DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) und fib Model Code 2010 diskutiert und Entwicklungspotenziale aufgezeigt. Außerdem werden Ergebnisse bestehender Ermüdungsuntersuchungen stochastisch ausgewertet und mit Wöhlerlinien nach fib Model Code 2010 verglichen. Die vergleichenden Untersuchungen deuten auf ein höheres Sicherheitsniveau des Ermüdungswiderstands im Vergleich zur statischen Bemessung hin.

Concrete fatigue - safety and development potential of current design concepts
The safety level for the fatigue design of concrete under compression is currently unknown. This is the result of safety factors taken from the static design and other safety elements, which are in some cases not scientifically justified. In this paper, the safety aspects of current fatigue design concepts according to DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) and fib Model Code 2010 are discussed and potentials for further developments are shown. In addition, results of existing fatigue tests are evaluated stochastically and compared with S-N curves according to fib Model Code 2010. The comparative investigations indicate a higher safety level of the fatigue resistance compared to the static design.

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Manfred Curbach mit der Emil-Mörsch-Denkmünze ausgezeichnetBautechnik4/2019337Persönliches

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Fröch, Georg; Gächter, Werner; Tautschnig, Arnold; Specht, GüntherMerkmalserver im Open-BIM-ProzessBautechnik4/2019338-347Aufsätze

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Die Abwicklung aller Prozesse im Lebenszyklus eines Bauwerks unter Zuhilfenahme eines digitalen Gebäudemodells ist vor allem im europäischen Raum untrennbar mit dem Begriff Open BIM verbunden. Durch die in Mitteleuropa vorhandene heterogene Softwarelandschaft entstehen Probleme im Datenaustausch, wofür prinzipiell zwei Lösungsansätze zur Verfügung stehen. Zum einen ist dies die Abwicklung von Projekten in einer Closed-BIM-Herangehensweise und zum anderen die Anwendung von Open BIM, wofür herstellerneutrale Dateiformate und Datenstrukturen erforderlich sind.
Dabei gilt das Format IFC als Stand der Technik. Jedoch werden dort nicht alle sogenannten Merkmale von Bauteilen, welche hauptsächlich deren Qualitäten definieren, abgebildet. Der wesentliche Punkt im Datenaustausch ist die Vereinheitlichung dieser Merkmale - also die Bereitstellung einer auch international “gemeinsamen Sprache” durch die Anbindung an das buildingSmart Data Dictionary. Aus diesem Grund wurde das Konzept des Merkmalservers entwickelt. Auf diesem können alle entsprechenden Eigenschaften, Einheiten, Bemessungen etc. gespeichert und mit einem maschinenlesbaren Code versehen werden.
Um die Anwendungsmöglichkeiten und auch den Bedarf an Merkmalen zu demonstrieren, wird ein idealtypischer BIM-Prozess entlang der Wertschöpfungskette Bau dargestellt. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Funktionen und die Möglichkeiten eines Merkmalservers gelegt. Die Umsetzung dieses Konzepts wird anhand des in den Forschungsprojekten freeBIM entwickelten Merkmalservers und den im Zuge dessen implementierten Softwaretools aufgezeigt.
Das Konzept des Merkmalservers leistet einen wesentlichen Beitrag zur Optimierung des Open-BIM-Prozesses, erfordert jedoch eine gemeinsame und abgestimmte Herangehensweise sowohl im nationalen als auch internationalen Kontext.

Propertyserver in the Open BIM process
The handling of all processes in the life cycle of structures with the aid of a digital building model is inseparably linked with the term Open BIM, especially in Europe. For this reason, the heterogeneous software landscape existing in Central Europe creates problems in data exchange, for which there are basically two approaches for a solution available. On the one hand this is the handling of projects in a closed-BIM approach and on the other hand the use of Open BIM, for which manufacturer-neutral file formats and data structures are required.
The IFC format is the state of the art. However, not all so-called characteristics of components, which mainly define their qualities, are mapped there correctly. The essential point in data exchange is the standardization of these features - to speak “a common language”. For this reason, the concept of the property server was developed. On this server all corresponding properties, units, measurements, etc. can be stored and provided with a machine-readable code.
In order to demonstrate the application possibilities and the need for features, an ideal-typical BIM process along the construction value chain is presented. Special attention is paid to the functions and possibilities of a propertyserver. The implementation of this concept is shown by means of the propertyserver developed in the research project freeBIM and the software tools implemented in the course of this server.
The concept of a propertyserver makes an essential contribution to the optimization of the Open BIM process, but requires a common and coordinated approach both in the national and international context.

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Leutner, HeribertNachhaltiger planen für die ZukunftBautechnik4/2019348-351Essays

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Fingerloos, Frank; Schwind, WolfgangZur Neuausgabe des Nationalen Anhangs DIN EN 1991-1-3/NA "Schneelasten" in 2019-04Bautechnik4/2019352-359Berichte

Kurzfassung

Mit der Neuausgabe des Nationalen Anhangs zu Eurocode 1, Teil 1-3 “Schneelasten” wurden Anwendungserfahrungen und Auslegungen sowie Vereinfachungen zu den Formbeiwerten gegenüber den bisherigen Schneelastnormen normativ berücksichtigt. Im vorliegenden Beitrag werden die Hintergründe und die wesentlichen Änderungen in der Neuausgabe des Nationalen Anhangs DIN EN 1991-1-3/NA:2019-04 gegenüber der Ausgabe von 2010 ausführlich erläutert. Zu den neuen Regelungen gehören bspw. die Konkretisierung der Schneelasten auf großflächigen Flachdächern, die Regelung der Schneelasten auf flach geneigten Dächern im Bereich von aufgeständerten Solarthermie- und Photovoltaikanlagen und die Aufnahme eines informativen Anhangs “Eislasten”.

New edition of the German National Annex to Eurocode 1, Part 1-3 “Snow loads” in 2019-04
The new edition of the German National Annex to Eurocode 1, Part 1-3 “Snow loads” considers the user experiences and code interpretations, as well as simplifications of shape coefficients for the current snow load specifications. In this contribution, the background and the essential changes between the 2019 edition of DIN EN 1991-1-3/NA:2019-04 and the 2010 edition are explained in detail. The new regulations include, for example, the concretisation of snow loads on extended flat roof areas, the regulation of snow loads on flat inclined roofs between tilt-mounted photovoltaics or solar systems as well as an informative annex for ice loads.

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Bauindustrie zieht positive Jahresbilanz 2018Bautechnik4/2019359Firmen und Verbände

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Große, Christian U.; Arndt, Ralf W.; Mähner, Dietmar; Niederleithinger, Ernst; Taffe, AlexanderZerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen: Memorandum zur Lehre an deutschsprachigen HochschulenBautechnik4/2019360-368Berichte

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Dieses erste Memorandum zur Lehre und Forschung an deutschsprachigen Hochschulen auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen gibt einen Überblick hinsichtlich der akademischen Ausbildung und zeigt mögliche Schwerpunkte vor allem in der Lehre auf. Diese Schwerpunkte berücksichtigen auch aktuelle Entwicklungen und Themen auf dem Gebiet der Forschung. Es werden Anregungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Lehr-Curricula im Hinblick auf eine umfassende und solide fachliche Ausbildung der Studierenden des Bauwesens und angrenzender Fachrichtungen gegeben. Inhaltlich und formal lehnt sich der Beitrag an dem Memorandum der Hochschullehrer im Fachgebiet “Werkstoffe im Bauwesen” (BREIT et al., 2012) an und beruht auf einer Initiative des Unterausschusses Ausbildung - Arbeitsgruppe Ausbildung in der Hochschule - des Fachausschusses ZfP im Bauwesen der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP). Die Hauptredaktion wurde übernommen von Prof. CHRISTIAN U. GROßE (TU München) und Prof. RALF W. ARNDT (FH Erfurt).

Non-destructive testing in civil engineering: memorandum on teaching at German-speaking universities
This paper summarizes actual developments and draft fundamental teaching topics in the field of non-destructive testing in civil engineering concerning the academic education in German-speaking universities.
This first memorandum on teaching and research in the field of non-destructive testing in civil engineering (NDTCE) at German-speaking universities provides an overview of the academic education and highlights possible focuses, especially in regards to teaching but also take into account noteworthy developments and topics in research in the field of NDTCE. Suggestions are given for the development and advancement of the teaching curricula in regards to a comprehensive and sound professional education of students in civil engineering and adjacent disciplines. In terms of content and form, this contribution is based on the memorandum of university teachers in the sister field of “Building Materials”. Resulting parallels are therefore not by chance but rather intended. The memorandum is based on an initiative of the Subcommittee on Education - Workgroup Education in Universities - of the technical committee NDT in Civil Engineering of the German Society for Nondestructive Testing (DGZfP). The main editorial office was taken over by Prof. CHRISTIAN U. GROßE (TU Munich) and Prof. RALF W. ARNDT (FH Erfurt).

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Bautechnik aktuell 4/2019Bautechnik4/2019369-373Bautechnik aktuell

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NACHRICHTEN:
ULRICH FINSTERWALDER INGENIEURBAUPREIS 2019

VERANSTALTUNGEN: DRESDNER SYMPOSIEN IM DOPPELPACK

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik4/2019374Veranstaltungskalender

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 4/2019Beton- und Stahlbetonbau4/2019Titelbild

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Zum Titelbild:
Der 1882 in Betrieb genommene Bahnhof Berliner Ostkreuz wurde seit 2006 bei laufendem Betrieb umgebaut. Im April 2016 begann der Wiederaufbau der historischen Fußgängerbrücke. Die Stahlträgerkonstruktion der Abgänge und des Überbaus wurde mit knapp 200 Liapor-Leichtbeton-Elementen mit den Druckfestigkeitsklassen LC8/9 und LC12/13 ausgefacht. Die Elemente haben eine Stärke von 12 cm und die Gesamtfläche beträgt 840 m2. Die nach den Originalplänen wieder aufgebaute Fußgängerbrücke am Berliner Bahnhof Ostkreuz ist seit Anfang 2019 wieder komplett nutzbar. Als originalgetreues Bauwerk in moderner Ausführung wurde ein Stück Architekturgeschichte aus der Zeit der Weimarer Republik wiederbelebt. (Foto: Liapor)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 4/2019Beton- und Stahlbetonbau4/2019Inhalt

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Hegger, JosefModulare Brücken sind die Zukunft!Beton- und Stahlbetonbau4/2019201Editorials

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Henze, Lukas; Harter, Maike; Rombach, Günter AxelQuerkrafttragfähigkeit von Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung unter konzentrierten Einzellasten - Teil 2: Vorschlag für ein neues BemessungskonzeptBeton- und Stahlbetonbau4/2019202-216Fachthemen

Kurzfassung

Die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonplatten ohne Schubbewehrung ist trotz der intensiven nationalen und internationalen Forschungsaktivität bislang nicht zufriedenstellend geklärt. Probleme bereiten insbesondere ältere Fahrbahnplatten von Betonbrücken, welche oftmals rechnerische Tragdefizite in Querrichtung aufweisen. Eine Ertüchtigung ist kaum möglich. In diesem Beitrag wird auf der Grundlage von Versuchen und statistischen Untersuchungen ein praxisnahes Bemessungsmodell vorgestellt, welches ca. 50 % größere Tragfähigkeiten liefert als die Modelle der derzeitigen Regelungen.

Shear capacity of reinforced concrete slabs without transverse reinforcement under concentrated loads. Part 2: Proposal for a new design model
Despite intense national and international research activities, the shear capacity of reinforced concrete slabs without shear reinforcement has not yet been satisfactorily clarified. Numerous older deck slabs of concrete bridges show a lack of shear resistance in the transverse direction. Retrofitting is hardly possible. In this paper, a design model is presented on the basis of tests and statistical investigations, which results in approx. 50 % greater shear capacities than according to current regulations.

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Tue, Nguyen Viet; Ehmann, Rainer; Betschoga, Christoph; Tung, Nguyen DucEinfluss geringer Querkraftbewehrung auf die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbalken unterschiedlicher M/V-KombinationenBeton- und Stahlbetonbau4/2019217-230Fachthemen

Kurzfassung

Es wurden Schubversuche mit Querkraftbewehrungsgraden zwischen dem 0,6- und 1,6-Fachen der Mindestquerkraftbewehrung &rgr;w, min nach EC2 durchgeführt. Insgesamt wurden vier Einfeldbalken unter Einzellast und drei Einfeldträger sowie vier Kragarme unter Gleichstreckenlast getestet. Die Versuchsergebnisse zeigen einen erheblichen Einfluss des statischen Systems und der Belastungsart auf die Traglast und das Rissbild der untersuchten Balken. Während ein Bewehrungsgrad unterhalb der Mindestquerkraftbewehrung kaum Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbalken unter Einzellast hat, führt bereits eine sehr geringe Querkraftbewehrung (≈ 0,6 &rgr;w, min) zu einer erheblichen Steigerung der Querkrafttragfähigkeit bei Balken unter Gleichstreckenlast. Neuartige Messmethoden wie z. B. photogrammetrische Verformungsmessung erweisen sich als geeignetes Werkzeug zur Ermittlung der Änderung des Kraftflusses im Bauteil in Abhängigkeit vom Belastungslevel.

Effect of low amounts of shear reinforcement on the shear resistance of reinforced concrete beams with different M/V-combinations
In this experimental program, shear tests were conducted on beams with shear reinforcement ratio in the range of 0.6-1.6 times the minimum shear reinforcement (&rgr;w, min) according to EC2. The program consisted of four simply supported beams subjected to point loads, three simply supported beams and four cantilevers subjected to uniform loads. The test results showed a considerable influence of the static system and loading condition on the crack pattern and load bearing capacity of the tested beams. While a reinforcement ratio lower than &rgr;w, min had almost no influence on the shear resistance of beams with point loads, a low ration of shear reinforcement corresponding to 0.6&rgr;w, min could significantly enhance the shear resistance of beams with uniform loads. With an application of innovative measuring methods, changes in the flow of forces in beams at diverse loading levels could be analyzed.

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PCI-Broschüre für die BetonreparaturBeton- und Stahlbetonbau4/2019230Nachrichten

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Kueres, Dominik; Schmidt, Philipp; Hegger, JosefDurchstanztragverhalten von Einzelfundamenten mit variierenden DurchstanzbewehrungsgradenBeton- und Stahlbetonbau4/2019231-241Fachthemen

Kurzfassung

Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Fundamenten und Bodenplatten neu geregelt. Für die Bemessung der Durchstanzbewehrung wird im Eurocode 2 unabhängig vom Bauteil ein 33°-Fachwerk mit konstantem Betontraganteil vorgeschlagen. Aufgrund von Sicherheitsbedenken wurde im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) davon abweichend ein Aufhängefachwerk ohne Betontraganteil für die Bemessung der Durchstanzbewehrung in Fundamenten und Bodenplatten eingeführt. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten ohne Durchstanzbewehrung bzw. der maximalen Durchstanztragfähigkeit verschiedene Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen bislang systematische Versuchsreihen an Fundamenten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs (Bemessung der Durchstanzbewehrung).
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Fundamenten mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden insgesamt drei Versuchsserien (elf Versuche) mit variierendem Durchstanzbewehrungsgrad durchgeführt. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of footings with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of footings and ground slabs were revised. According to Eurocode 2, the design of the shear reinforcement is performed by means of a design model considering a strut inclination of 33° and a constant contribution of concrete. Due to safety related concerns, in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)), a different concept was introduced. In this context, the design of the shear reinforcement in footings and ground slabs is conducted without consideration of a concrete contribution. Various test series on reinforced concrete footings without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since systematic test series on footings with a varying amount of shear reinforcement have not yet been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete footings with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

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Heeke, Guido; Heinrich, Jens; Maurer, ReinhardNeue Erkenntnisse zur Ermüdungsfestigkeit von Spannbeton unter sehr hohen Lastwechselzahlen - Prognose der LebensdauerBeton- und Stahlbetonbau4/2019242-254Fachthemen

Kurzfassung

Für den Nachweis gegen Ermüdung von älteren bestehenden Spannbetonbrücken oder Neubauten werden Bemessungswöhlerlinien für Spannstahl im einbetonierten Zustand benötigt. Die bisherigen Versuche mit gekrümmten Spanngliedern im nachträglichen Verbund decken die Wöhlerlinie hauptsächlich im Zeitfestigkeitsbereich ab. Nur sehr wenige Versuche weisen Lastspielzahlen über 10 Mio. auf, wobei eine echte Dauerfestigkeit nicht erkennbar ist. Daher ist der Verlauf der Wöhlerlinie im Dauerfestigkeitsbereich im Wesentlichen hypothetisch festgelegt worden. Im Rahmen eines Teilprojekts im SFB 823 “Statistik nichtlinearer dynamischer Prozesse” wird an der TU Dortmund die Ermüdungsfestigkeit einbetonierter Spannstähle erstmals im Bereich bis etwa 108 Lastzyklen experimentell untersucht. Des Weiteren wurden auf Grundlage einer sehr umfangreichen Datenbasis verschiedener gemessener physikalischer Größen mit mathematisch statistischen Methoden Prognoseverfahren zur Abschätzung der Lebensdauer von Versuchsträgern entwickelt. Diese ermöglichen bei vorgegebener Aussagewahrscheinlichkeit die Abschätzung eines Prognoseintervalls mit Mittelwert- und Quantilkurven für die Lebensdauer auf Grundlage des Schädigungsverlaufs.

New findings on fatigue strength of prestressed concrete under very high load cycles
For the fatigue verification of older existing prestressed concrete bridges or new structures, S-N-curves for prestressing steel embedded in concrete are required. Previous tests with curved prestressing tendons embedded in concrete cover the current S-N-curves mainly in the range of fatigue strength for finite life. Only very few tests achieved a number of load cycle of more than 10 million, whereby a real endurance strength is not detected. For this reason, the course of the S-N-curves in the area of endurance strength was essentially determined hypothetically. In the course of the research project SFB 823 “Statistics of Nonlinear Dynamic Processes”, the fatigue strength of embedded prestressing steels in the range of up to about 108 load cycles is experimentally investigated at the TU Dortmund for the first time. Furthermore, on the basis of a very extensive database of various measured physical values, prognosis using mathematical statistical methods for estimating the service life of test girder were developed. They allow the estimation of a prognosis interval with mean and quantile regression curves for the service life on the basis of the damage course with a distinct probability.

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Oettel, Vincent; Matz, Henrik; Empelmann, MartinBestimmung der zentrischen Nachrisszugfestigkeit von UHPFRC mithilfe gekerbter 3-Punkt-BiegezugversucheBeton- und Stahlbetonbau4/2019255-264Fachthemen

Kurzfassung

Sowohl die zentrische Matrixzugfestigkeit als auch die zentrischen Nachrisszugfestigkeiten von faserbewehrten Betonen werden in der Regel indirekt über Biegezugversuche ermittelt. Dazu muss eine in Versuchen ermittelte Kraft-Verformungs-Kurve in eine Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung überführt werden. Für ultrahochfesten Faserbeton (UHPFRC) gibt es in Deutschland zurzeit mangels gültiger Normen und Richtlinien kein geregeltes derartiges Umrechnungsverfahren. Zur Untersuchung des Zugspannungs-Dehnungs-Verhaltens von UHPFRC wurden am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig gekerbte 3-Punkt-Biegezugversuche nach DIN EN 14651 durchgeführt. Unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse und in Anlehnung an den Model Code 2010, der normal- und hochfesten Faserbeton regelt, wurde ein Umrechnungsverfahren für UHPFRC entwickelt. Zur Validierung des Verfahrens wurde die Finite-Elemente-Methode (FEM) hinzugezogen.

Tensile Stress-Strain Relationship for UHPFRC based on notched 3-point-bending tests
Both the tensile strength and the residual tensile strengths of fibre reinforced concrete are generally determined indirectly by flexural tests. For this purpose, a force-deformation curve has to be converted into a tensile stress-strain curve. For ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) there is currently no regulated conversion procedure due to the lack of valid standards and guidelines in Germany. To analyse the tensile stress-strain behaviour of UHPFRC, notched 3-point-bending tests according DIN EN 14651 were carried out at iBMB, Division of Concrete Construction of the TU Braunschweig. A conversion procedure for UHPFRC based on the Model Code 2010, which regulates normal- and high-strength fibre reinforced concrete, was developed taking into account the test results. The finite element method (FEM) was applied for validation.

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Orlinski, Adam; Heimrath, Moritz; Hofbeck, Alexander; Fahlbusch, MarkESO Supernova, Besucherzentrum und Planetarium - Doppelsternsystem in GebäudeformBeton- und Stahlbetonbau4/2019265-272Berichte

Kurzfassung

Die Europäische Südsternwarte (ESO) hat von der Klaus Tschira Stiftung ein neues Planetarium und Besucherzentrum für ihren Hauptsitz in Garching bei München erhalten. Das neue Zentrum möchte die Öffentlichkeit für die Astronomie faszinieren. Angelehnt an ein Doppelsternsystem, bei dem ein Stern Masse auf den anderen überträgt, was schließlich zur Explosion des schweren Sterns als Supernova führt, entstand der Entwurf aus zwei kreisenden Körpern, die gemeinsam zu einem Gebäude mit anspruchsvoller Geometrie verschmelzen. Die ESO Supernova umfasst vier Geschosse, davon ein Untergeschoss. Die tragenden Bauteile sind in Stahlbeton ausgeführt. Das Gebäude besteht aus zwei Kernen, welche sich aus je einer Innen- und Außenschale, die durch ein Rampensystem miteinander verbunden sind, zusammensetzen. Zwischen den beiden Kernen spannen die brückenartigen Geschossdecken.
Aufgrund der hohen geometrischen Komplexität des Projekts brachte der Entwurf für das neue ESO Besucherzentrum eine Vielzahl an Herausforderungen an Planung und Realisierung mit sich. Die dynamischen Formen des schräg geneigten und gekrümmten Rohbaus bedurften eines dynamischen, flexiblen Werkzeugs und eines adaptiven Planungsprozesses, der weit über eine kartesische Beschreibung eines Systems hinausging. So wurde der komplette Rohbau innerhalb des Planungsprozesses anhand eines 3D-Modells entwickelt und kommuniziert. Auch die Information zur Schalplanung war vollständig im 3D-Modell enthalten. Zur Übertragung der Information in das Berechnungsprogramm der Statik wurde eine Systematik entwickelt, um diese Information aus dem 3D-Rohbaumodell in 2D-Schalplan-Zeichnungen automatisiert zu übersetzen.

ESO Supernova, visitor center and planetarium - A built binary star
The new planetarium and visitor centre funded by the Klaus Tschira Foundation is located at the European Southern Observatory (ESO) headquarters in Garching near Munich. The aim of the new visitor centre is for astronomy to capitivate the public imagination. The design of the new building, two orbiting bodies that merge to form a building with a challenging geometry, is based by a double-star system with one star transferring mass to its companion, finally leading to the heavier component exploding as a supernova.
The ESO Supernova consists of four floors including a basement. The load-bearing components are in reinforced concrete. The building consists of two cores, which themselves are composed of an inner and outer shell, connected by a ramp system. Between the two cores span the bridge-like ceilings.
Due to the special geometry, the design for the new ESO Visitor Centre had a number of planning and implementation challenges. The dynamic forms of the inclined and curved shell required a dynamic, flexible tool and an adaptive planning process that went far beyond a cartesian description of a system. The entire carcass has been developed and communicated via a 3D model during the planning process. The information for the concept design drawings was also included in the 3D model. A classification has been established to translate the information from the 3D model automatically into the 2D concept design drawings.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 4/2019Beton- und Stahlbetonbau4/2019273-283Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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