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Es wird der Einfluss auf die Schnittkräfte von Deckenplatten infolge eines Randmoments begrenzter Länge (z.B. Balkonplatten) gezeigt.

Gegenstand des Aufsatzes ist eine Empfindlichkeitsanalyse des Stahlmantels vertikaler Lagertanks hinsichtlich des Einflusses verschiedener Typen der Fundamentabsenkung. Ziel der Arbeit ist die Lokalisierung gefährlicher Zonen am Behältermantel und die Berechnung extremer Spannungen und Verformungen. Weiterhin ist die Frage zu beantworten, ob die zusätzlichen Membrankräfte des Tankbodens möglicherweise auch die Stabilität des Tankmantels beeinflussen. Da eine Verallgemeinerung der Resultate anhand von Ähnlichkeitskriterien kompliziert wäre, wurde ein anderer Weg über mehrere Analysen von Tanks verschiedener Durchmesser gewählt. Die numerische Analyse wurde mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode unter Benutzung eines rotationssymmetrischen Schalenelementes mit sechs Freiheitsgraden durchgeführt.

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Die Fassade des im Jahr 2013 neu erbauten Parkhauses Westpark an der Jahrhunderthalle in Bochum besteht aus einer gelochten, an einer Stahlkonstruktion rückverankerten Vorsatzschale aus Klinkern. Die offene Bauweise der Fassade erforderte eine Zustimmung im Einzelfall, da die Konstruktion nicht normgerecht ist. Anhand dieses Bauobjektes wird im Beitrag das Verfahren zur Erlangung einer Zustimmung im Einzelfall erläutert. Zum einen wird auf die durchgeführten experimentellen Untersuchungen und die daraus abgeleiteten Materialkennwerte, die für die Bemessung der Fassade erforderlich waren, eingegangen. Zum anderen wird die Überwachung der Ausführungsqualität des Mauerwerks auf der Baustelle aufgezeigt.

Approval process of a perforated clinker car park façade.
The façade of the in 2013 newly constructed car park Westpark at the Jahrhunderthalle in Bochum consists of a perforated facing made of clinkers, which is back-anchored to a steel structure. The open design of the façade required an approval in individual cases, because of its non-standard design. On the basis of this building project, the process for obtaining an approval in individual cases is explained in the article. On the one hand, the performed experimental studies and the derived material parameters, that were required for the design of the façade, are presented. On the other hand, the monitoring of the quality of execution of the masonry on site is shown.

Bis 2030 sollen ungefähr 30 % des nationalen Strombedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Eine maßgebende Rolle wird dabei der Offshore-Windenergie zugesprochen, sodass in den nächsten 15 Jahren bis zu 30 Gigawatt Strom Nennleistung durch Wind auf hoher See gewonnen werden sollen. Zwar werden derzeit Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee installiert, jedoch führen projektspezifische Fragestellungen, beispielsweise zur Rammschallminderung, zur Umweltverträglichkeit und zum Einsatz nicht geregelter Bauarten und Bauprodukte, zu einer schwierigen und zeitintensiven Genehmigungsphase. Hierzu gehört auch die in der Offshore-Öl- und -Gasindustrie eingesetzte Grout-Verbindung. Für die Bemessung und Konstruktion solcher Steckverbindungen in Windenergieanlagen existieren bislang keine nationalen Normen. Die international angewendeten Regelwerke sind in Deutschland weder allgemein anerkannt noch bauaufsichtlich eingeführt. Darüber hinaus sind die zum Einsatz kommenden Vergussbetone für diesen Anwendungsbereich als nicht geregelte Bauprodukte anzusehen. Somit bedarf es für jeden Windpark und für jede Umspannstation einer eigenen Zustimmung im Einzelfall (ZiE), sowohl was die Bauart als auch was den Baustoff anbetrifft. Für die Parks, die weit vor der Küste in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) liegen, werden diese ZiE durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie unter Einbeziehung von Sachverständigengutachten erteilt. Damit soll sichergestellt werden, dass erforderliche Sicherheitsniveaus und im deutschen Bauordnungsrecht etablierte Verfahren auch beim Bauen “offshore” eingehalten werden. Die Verfahrenshinweise des BSH für die Erlangung der ZiE liefern gute Grundlagen für die Antragstellung. Erfahrungen aus durchgeführten Begutachtungsprozessen zeigen jedoch, dass das Verfahren zur Erlangung der ZiE auch aufgrund unvollständiger Antragsunterlagen zu zeitlichen Verzögerungen in der Genehmigungsphase führt. In diesem Beitrag werden das Verfahren der Zustimmung im Einzelfall erläutert und Planungshilfen vorgestellt.

Approvals for grouted joints in offshore substructures
By 2030 nearly 30 % of electricity shall be gained by renewable energy. The offshore wind energy plays a significant role, so that in the next 15 years nearly 30 gigawatt of electricity shall be installed offshore. Currently, several offshore wind projects are erected in the North and Baltic Sea, but most of the projects are consented and wait for the final 'go'. One 'hot' topic is the question of a reliable connection between the driven piles and the offshore substructures. The grouted joint as a tube-to-tube-connection is typically used for this connection. Missing national offshore guidelines for design and construction of grouted joints and grout materials require site specific approvals in the individual case for the type of construction and the type of material. By this, it shall be assured that design and material comply with German guidelines and that national requirements regarding production, installation and durability are fulfilled. Even if the approval process prolongs the duration until consent, finalized approval processes show an increase in quality of the structural design and reliability of grout materials for offshore structures. In this paper, the strategy of an approval in the individual case is described and recommendations are presented.

Das Hauptdach eines wegen seiner Historie und auffälligen Baukonstruktion bekannten Bauwerks - des Hauses der Kulturen der Welt in Berlin - war hinsichtlich seines Zustands zu begutachten und in Bezug auf die Dauerhaftigkeit der vorhandenen Flüssigkunststoffabdichtung zu bewerten. Die Dachkonstruktion besteht aus einem zweiachsig gekrümmten Flächentragwerk mit umlaufendem Randbalken aus vorgespanntem Leichtbeton. Sie ist das Ergebnis des Wiederaufbaus von 1984 bis 1987 nach einem Teileinsturz der damaligen Berliner Kongresshalle im Jahr 1980. Die sehr dünne Dachschale besteht ebenfalls aus Leichtbeton und besitzt, wie der Randbalken auch, zum Schutz vor Feuchtezutritt eine eigens für diesen Zweck entwickelte Spritzabdichtung auf Polyurethanbasis. Die Auswahl der zum damaligen Zeitpunkt neuartigen Abdichtung sollte der Tatsache Rechnung tragen, dass die Bauweise des Daches zwingend einen Feuchtigkeitsschutz erfordert, der die erwarteten Formänderungen und Rissbewegungen des Daches schadlos kompensieren muss. Der folgende Beitrag berichtet über Art, Umfang und wesentliche Ergebnisse der Zustandsuntersuchungen an der Dachabdichtung, den Randbalken und den Widerlagern. Im Weiteren werden die aus den Untersuchungen resultierenden Instandsetzungsempfehlungen, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt Grundlage der Bauausführung sind, beschrieben. Neben der Darstellung der technischen Grundlagen und Besonderheiten des Bauwerks, die bei der Instandsetzung berücksichtigt werden müssen, wird auf Besonderheiten der Ausführung eingegangen.

The main roof of the “Haus der Kulturen der Welt” in Berlin
Which is very well-known on account of its history and striking structural design - was to be inspected by the author to determine its condition and analysed with regard to the durability of the existing liquid synthetic sealant. The roof structure consists of a biaxial, curved area-covering structural element with circumferential edge beams of pre-stressed lightweight concrete. This is the result of the reconstruction between 1984 and 1987 following a partial collapse of the then Berlin Congress Hall in 1980. The very thin roof shell is also made of lightweight concrete and, like the edge beams, has a polyurethane-based spray-on seal that was specially developed for this purpose as protection against the ingress of moisture. The reason why this, at the time, novel type of seal was chosen was that it should take into account the fact that the roof design urgently needed some kind of protection against moisture that had to compensate the expected changes shape and crack movements of the roof with no damage. The following article reports on the nature, scope and main results of the analysis of the condition of the roof seal, edge beams and abutments. It will also describe the repair recommendations resulting from the investigations, which form the basis of the execution of work at the present point in time. Apart from presenting the technical principles and special features of the building that have to be taken into account during any repairs, the special features of the execution will also be addressed.

Der Zustand von Ingenieurbauwerken ist von besonderer Bedeutung für den Erhalt und sicheren Betrieb der Verkehrsinfrastruktur. Für ein wirtschaftliches Instandhaltungsmanagement ist die Kenntnis zum aktuellen Zustand eines Bauwerks daher zentral. Neben dem aktuellen Zustand ergeben sich wirtschaftliche Instandhaltungsstrategien aus der Kenntnis der zukünftigen Zustandsentwicklung eines Bauwerks. Durch eine intelligente Datenverknüpfung von Bestandsdaten kann die Entwicklung eines Bauwerks abgeschätzt und so vorausschauend Instandhaltungsmaßnahmen abgeleitet werden. Der Beitrag stellt einen Ansatz vor, wie auf Basis der Methode Building Information Modeling (BIM) und digitaler Bauwerksmodelle über die Verknüpfung mit betreiberbezogenen Bestandsdaten und Structural Health Monitoring (SHM) datenbasiert Prognosen zum Bauwerkszustand von Eisenbahnbrücken abgeleitet werden können. Hierfür werden Verfahren des Machine Learnings (ML) auf die Bestandsdaten zu den Brückenbauwerken der DB Netz AG angewendet und systembezogen ausgewertet. Durch das objektive und datengetriebene Bewertungsverfahren wird eine weitere Grundlage für belastbare Entscheidungen im Instandhaltungsmanagement gelegt.

Condition state prediction of engineering structures based on digital twins and inspection data
The condition state of engineering structures is significantly important for the maintenance and safe operation of the transport infrastructure. Knowledge of the current condition state of a structure is therefore crucial to economic maintenance management. In addition to the current condition state, economic maintenance strategies are based on knowledge of the future development of a structure's condition. The future condition development of a structure can be estimated by an intelligent data linkage of bridge data and thus maintenance measures can be derived in advance. The paper presents an approach to derive data driven predictions of the condition states of railway bridges based on Building Information Modeling (BIM) and digital building models, linked with inspection data and Structural Health Monitoring (SHM). For this purpose, Machine Learning (ML) methods are applied to the aggregated data of the bridge structures of the DB Netz AG and evaluated in an asset related manner. The objective and data driven prediction provides a further basis for reliable decisions in maintenance management.

Verkehrsbauwerke sind oft besonders widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Dies gilt besonders für Parkhäuser und -garagen. Zu einer hohen Chloridbelastung, mechanischer Beanspruchung und Frost-Tauwechsel Beanspruchung kommen gerade bei Bauwerken aus den 1970er und 1980er Jahren baulich bedingte Schwachstellen wie zu geringe Betondeckung, unzureichende Entwässerungsvorrichtungen, fehlende Abdichtungen und schlecht nachbehandelter Beton an der Oberfläche. Erschwerend kommt hinzu, dass nicht alle Schäden visuell von außen erkennbar sind. Für solche Bauwerke muss der sachkundige Planer zusammen mit dem Bauherren wichtige Entscheidungen treffen. Lohnt eine Instandsetzung? Wenn ja, wie umfangreich muss sie sein, damit sie auch dauerhaft ist? Wie stark ist die Konstruktion geschädigt? Die Fragen müssen zuverlässig beantwortet werden, um eine bedarfsgerechte Instandsetzung sicherzustellen. Dazu hat sich die Kombination verschiedener zerstörungsfreier Verfahren als sinnvoll erwiesen. So werden an jedem Messpunkt eines umfangreichen Messrasters am Bauwerk Messwerte verschiedener Verfahren im Sinne ergänzender Untersuchungen aufgezeichnet. Zur Beantwortung der Frage, ob an einer Stelle tatsächlich mit Korrosion zu rechnen ist, werden z. B. die Messwerte der Potentialfeldmessung mit Betondeckungsmessungen und Feuchtemessungen kombiniert. Um die Kombination solcher Verfahren in einem ausreichend dichtem Messraster und dennoch schnell durchführen zu können wird in dem Beitrag über ein selbstnavigierendes Robotersystem berichtet, das modular mit bis zu sechs Verfahren bestückt ist und um weitere Verfahren erweitert werden kann. Bei der Darstellung der Ergebnisse wurde besonders darauf geachtet, diese für großflächige Bereiche so darzustellen, dass eine vergleichende Betrachtung möglich ist.

In dem Beitrag wird dargestellt, wie man mit Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) Baustähle hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften wie auch ihres Schädigungsgrads im anrissfreien Stadium charakterisieren kann. Bei den angewandten ZfP-Verfahren handelt es sich um den Ultraschall und die Elektromagnetik. Mit der Elektromagnetik lassen sich Baustähle hinsichtlich ihrer Festigkeitsklassen unterscheiden, während mit Ultraschall mechanische Spannungen ermittelt werden, die wiederum als Basis für die Rückrechnung von Schnittgrößen herangezogen werden können. Das vorgestellte Verfahren SteBLife ermöglicht mit nur einer einzigen Werkstoffprobe die Ermittlung einer kompletten Werkstoffwöhlerlinie und unter Anwendung der ZfP-Verfahren sogar den kompletten nichtlinearen Schadensakkumulationsprozess. Statistische Verfahren runden den Prozess der Evaluierung ab. Die vorgestellten Verfahren bilden die Basis für einen Paradigmensprung im Management alternder Stahlinfrastruktur.

Health monitoring of steel structures based on acoustic and electromagnetic methods of NDT
This article describes on how to determine mechanical properties of structural steels as well as their damage condition in a pre-cracked stage using non-destructive testing (NDT) techniques. The NDT techniques considered include ultrasonics and electromagnetism. Electromagnetism allows structural steels to be differentiated regarding their yield strength while ultrasonics allows stresses to be determined which can then be taken as a basis to get acting forces determined. The SteBLife procedure being presented allows a complete S-N curve to be determined with a single specimen only and when considering NDT techniques even the complete non-linear damage accumulation process can be described. Statistical procedures do complement the evaluation process. The procedures presented do build a basis for a paradigm change in the management of ageing steel infrastructure.

Herrn Professor Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr.-Ing. E.h. Hans-Wolf Reinhardt zu seinem 80. Geburtstag gewidmet
Der Erhaltungsbedarf von Betonfahrbahndecken mit Alkali-Kieselsäure-Reaktion lässt sich nur sehr schwer planen. Die dafür notwendige Zustandserfassung erfolgt bisher über das visuelle Erscheinungsbild, AKR-provozierende Betonuntersuchungen sowie polarisationsmikroskopische Untersuchungen an Dünnschliffen. Eine Prognose der Schadensentwicklung ist mit diesen Untersuchungen nicht möglich. Es ist lediglich eine Bewertung dahingehend möglich, ob eine Schädigung nicht mehr zu erwarten oder ob noch weiteres Restschädigungspotenzial vorhanden ist. Die oftmals signifikante Zustandsverschlechterung der Betondecke lässt sich auf eine unerkannte Horizontalrissbildung im Fahrbahndeckenbeton zurückführen. Im Kontext mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) findet man Horizontalrisse im Bereich der Fugenkreuze, der Querfugen und der Längsfugen vor, die dann mehrere Zentimeter in die Fahrbahnplatte hineinreichen. Der Beitrag erläutert anschaulich, welche Folgen eine schädigende AKR und andere Belastungen in einer Fahrbahnplatte haben. Er stellt zum ersten Mal einen systematischen Zusammenhang zwischen einer schädigenden AKR in einer Fahrbahnplatte und den Horizontalrissen im Bereich der Fugen her.

Methods for evaluating concrete pavements for a damaging alkali-silica reaction
It is very difficult to plan the maintenance requirements of concrete pavements with alkali-silica reaction. Up to now, the necessary assessment has been carried out via visual appearance, AKR-provoking concrete investigations as well as polarization microscopic investigations on thin sections. With these investigations a forecast for the damage development is not possible. It is only possible to assess whether damage is no longer to be expected or whether there is still further potential for residual damage. The often significant deterioration of concrete pavement can be traced back to an undetected horizontal crack formation. In the context of an alkali-silica reaction (ASR), horizontal cracks can be found in the area of the joint crosses, the transverse joints and the longitudinal joints, which then extend several centimeters into the carriageway slab. The article illustrates the consequences of a damaging ASR and other loads in a carriageway slab. For the first time, it establishes a systematic relationship between a damaging ASR in a carriageway slab and the horizontal cracks in the area of the joints.

Stählerne Druckrohrleitungen in Wasserkraftanlagen führen das Triebwasser von der Wasserfassung über weite Strecken und oft sehr große Höhensprünge hinweg zu den Kraftwerksturbinen. Als gleichzeitige Strukturelemente und Transportleitungen stellen sie besonders hoch und komplex beanspruchte Stahlkonstruktionen dar. Für die Betreiber von Wasserkraftanlagen ist die Bewertung des Zustands von Druckrohrleitungen daher einer der wichtigsten Schritte im Zuge der Erteilung, Erneuerung und Aufrechterhaltung einer Nutzungskonzession durch die staatlichen Behörden. Für die Wasserkraftanlagen in der italienischen Autonomen Provinz Bozen - Südtirol wurden - aufgrund ihrer besonderen Bedeutung für die Energieversorgung des Landes und des Alters der Anlagen - in den letzten Jahren systematisch derartige Zustandsbewertungen (Assessments) durchgeführt. Für die Bewertung bestehender älterer Druckrohrleitungen im Hinblick auf die statisch-konstruktive Trag- und Betriebssicherheit muss dabei - aufgrund des Fehlens von einschlägigen Normen und Regelwerken mit allgemein anerkannten, durchgehenden Vorgehensweisen - auf die Expertise aus verschiedenen Literaturstellen und Fachbereichen zurückgegriffen werden. Das ist der Tatsache geschuldet, dass Druckrohrleitungen typische Eigenschaften sowohl eines (stählernen) Bauwerks als auch einer Hochdruckkomponente des Anlagenbaus aufweisen. Damit spielen die Ergebnisse von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen sowie die Anwendung fortschrittlicher numerischer Berechnungen und Nachweisverfahren eine besonders große Rolle. Dieser Beitrag vermittelt einen Überblick über die im Land Südtirol in den letzten Jahren durchgeführten Zustandsbewertungen bei Druckrohrleitungen und die dabei angewandten Methoden.

Assessment of existing steel penstocks in hydropower plants - strategies in the context of the installations in South Tyrol
Steel penstocks carry water over large distances and often steep changes of altitude from the water catchment to the turbines in the powerhouse. As structural elements and - simultaneously - fluid transport lines, they represent steel structural elements that are loaded in a very high and complex manner. For the operators of hydropower plants, the assessment of the structural condition and the associated risks of steel penstocks thus represents one of the crucial steps needed to obtain, renew and maintain an operating concession from public authorities. Assessments of this type were carried out systematically over the course of the last few years for the many hydropower plants in the Italian Autonomous Province of Bolzano - South Tyrol, due to their particular significance for the energy supply of the region and the advanced service life of many plants. The assessment of the structural health and safety of existing, ageing steel penstocks thereby requires expertise drawn from various disciplines and reports from literature, due to the fact that no encompassing, dedicated standard or code of practice for this task is currently available that fully reflects the current state of the art in the reliability and strength of steel structures for this type of components. In fact, steel penstocks in hydropower plants share some features with civil steelwork structures and others with pressure vessels and components. Non-destructive testing techniques as well as advanced, non-linear numerical calculations thus play a significant part. This article gives a summary of the methods and techniques recently applied for the assessment of steel penstocks in South Tyrol.

Die Brücke ist eines der ersten Spannbetonbrückenbauwerke der DDR mit eine Spannweite größer 50 m (Bauzeit 1959/1960). Seit der Bauzeit war sie Zwängungen unbekannter Ursache ausgesetzt. Die Nebenlager der Brücke wurden mit meßtechnischer Begleitung gelöst und mit einer definierten Zugvorspannung versehen, die Brückenüberbauten wurden somit in einen berechenbaren Zustand versetzt. Zur Klärung des aktuellen Überbauverhaltens wurden Belastungsversuche der Fahrbahnplatte und der Längsträger eines Überbaus durchgeführt. Auf notwendige Instandsetzungsmaßnahmen zur Gewährleistung der Restnutzungsdauer wurde hingewiesen.

Es wird über die Erfahrungen bei der Überwachung und Instandhaltung älterer Spannbetonbrücken berichtet. Sich häufende Schadensbefunde und ihre Ursachen werden beschrieben.

Der Verpreßzustand der Hüllrohre ist für die Dauerhaftigkeit von Spannbetonbrücken von entscheidender Bedeutung, da Verpreßmängel nicht zuletzt eine wesentliche Beeinträchtigung des Korrosionsschutzes darstellen. Zusätzlich dazu kann sich eine unvollständige bzw. überhaupt nicht vorhandene Verpressung aufgrund der fehlenden bzw. mangelhaften Verbundwirkung negativ auf die Tragfähigkeit der Brücke auswirken. Besonders zu Beginn des Spannbetonbaus wurde aber dem Vorpressen noch relativ geringe Bedeutung beigemessen. Der Beitrag beschäftigt sich daher mit der Bewertung des Zustandes von Spanngliedern in zehn Massivbrücken aus den 1950er bis frühen 1970er Jahren. Die Ergebnisse ermöglichen es, in bezug auf Verpreßmängel kritische Brückentypen sowie neuralgische Punkte im Zuge des Spanngliedverlaufs zu erkennen, und sind daher nicht nur bei der Beurteilung bestehender Spannbetonbrücken, sondern auch bei der Planung zukünftiger Inspektionen hilfreich.

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