Im Vordergrund des Aufsatzes steht die Beurteilung der κ-Werte für Druckstäbe aus gewalzten I-Profilen. Anhand rechnerisch ermittelter κ-Werte werden die Genauigkeit überprüft und vorhandene Reserven aufgezeigt. Zur Ausnutzung dieser Reserven wird neben der Angabe der genauen κ-Werte eine neue Knickspannungslinie “ab” vorgeschlagen. Sie ermöglicht für typische Stützenprofile mit h/b ≤ 1,2, also für baupraktisch besonders interessante Anwendungsfälle, eine wirtschaftlichere Bemessung als bisher.

Einzellige, prismatische Kastenträger erfahren unter reiner Torsionsbeanspruchung, so im Krafteinleitungsbereich Queraussteifungen vorliegen, nahezu nur eine reine Schubbeanspruchung. Weist der Kastenträger hingegen linear veränderliche Bauhöhe auf, ergeben sich zusätzliche hohe Wölbnormalspannungen, die nicht vernachlässigbar sind, da sie aus Gleichgewichtsbedingungen rühren. Dieser Sachverhalt wurde von Bogensperger anhand genauer Finite-Element-Modelle und Faltwerksmodelle analysiert. Nachfolgend wird ein einfaches baupraktisches Ingenieurmodell dargestellt, das es gestattet, Größe und Verlauf der Wölbnormalspannungen mit einer Formel zu ermitteln. Die Haupteinflußparameter auf die Größe der Normalspannungen werden für den isolierten Kastenträgerabschnitt dargestellt. Dadurch ist es für praktische Fälle, in denen diese Voraussetzungen nicht genau zutreffen, möglich, die Größe der Normalspannungen abzuschätzen und die Notwendigkeit zusätzlicher Querschnittsaussteifungen zu erkennen, da sich die Größe der Spannungen als etwa direkt proportional zum Abstand der Queraussteifungen erweist.

The continuous improvements in Canada’s oil sands industrial performance have generated engineering challenges that are rarely encountered in conventional oil and gas projects. Significant developments in steel construction procedures have evolved over the past few years to cope with these challenges. New design guidelines have been developed to modernize structural steel design and construction procedures. These procedures have been successfully implemented in oil sands projects that worth billions of dollars. The author was involved in the design developments for these projects and would like to share with readers the difficulties and solutions used to cope with structural challenges that are not addressed by North American or European codes of practice.

A detailed investigation was conducted to study the behaviour of reinforced concrete (RC) beams with large openings strengthened by externally bonded carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) laminates. A total of six simply supported beams consisting of two solid beams and four beams with openings were cast and tested under four-point bending. Each beam had a cross-section of 120 × 300 mm and length of 2000 mm. Each beam had a large opening placed symmetrically at mid-span. Test parameters included the opening shape and size as well as the strengthening configuration for the CFRP laminates. The study was conducted by way of both experimental testing and finite element analysis. The experimental results show that including a large opening at mid-span reduces the beam capacity to about 50 %. In the experimental results, strength gain due to strengthening with CFRP laminates was in the range 80-90 %. The finite element and experimental results were compared.

In order to address how new knowledge influences design expressions, design codes have in most cases become significantly more complex over the last decades. However, this tendency is leading to codes that are too complicated for preliminary design but still not sufficiently accurate for assessing existing structures (where even more realistic models of behaviour are sometimes required). An alternative code strategy is that proposed by codes based on a levels-of-approximation (LoA) approach. This approach is based on the use of theories based on physical parameters where the hypotheses for their application can be refined as the accuracy required increases. The approach proposes adopting safe hypotheses during the first stages of design, leading to relatively quick and simple analyses. In cases where such a degree of accuracy is not sufficient (e.g. design of complex structures, assessment of existing structures, significant potential economic savings), the hypotheses can be refined in a number of steps, leading to better estimates of the behaviour and strength of members. This approach, recently adopted in the first complete draft of Model Code 2010 for a number of design issues, is discussed within this paper with reference to punching shear provisions.

Im Rahmen von Sanierungskonzepten werden Verbrauchsprognosen zur Quantifizierung und Bewertung von Energieeinsparpotenzialen erstellt. Dabei ist zu beachten, dass sich das Verhältnis von bilanziertem Energiebedarf und tatsächlichem Energieverbrauch vor und nach der Sanierung nicht linear verhält. Während der berechnete Wärmebedarf vor der Sanierung häufig höher ist als der gemessene Wärmeverbrauch, ist er nach der Sanierung meist niedriger. Dieser vermeintliche Widerspruch wird mit den Begriffen “Prebound-Effekt” und “Rebound-Effekt” beschrieben. Prebound- und Rebound-Effekte können zu einer Überschätzung der potenziellen Energieeinsparungen und zu einer Beeinträchtigung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Sanierungsmaßnahmen führen. Daher sollten sie in der Erarbeitung und Auswertung von Sanierungsstrategien berücksichtigt und einkalkuliert werden.
Es wird ein Prognosemodell vorgestellt, das realistische Wärme-Verbrauchsprognosen auf einer anpassbaren, empirischen Datengrundlage ermöglicht und sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude anwendbar ist. Die Aggregation der Prognosen auf große Gebäudebestände dient zur ganzheitlichen Optimierung gebäudeübergreifender Sanierungsstrategien. Am Beispiel des Campus Lichtwiese der TU Darmstadt wird das Prognosemodell exemplarisch angewendet und die Relevanz der Berücksichtigung von Prebound- und Rebound-Effekten verdeutlicht.

Energy consumption forecast for redevelopment concepts for buildings and districts
Elaboration of a forecast model to predict realistic thermal energy savings for renovations on building and district levels, in consideration of prebound and rebound effects.
Within the scope of redevelopment concepts, consumption forecasts are being compiled to quantify and evaluate energy saving potentials. It should be considered that the ratio of the calculated energy demand and the actual energy consumption before and after the renovation is not linear. The calculated heat demand typically exceeds the measured heat consumption before a renovation, while it is usually lower after the renovation. These phenomena are known as “prebound effect” and “rebound effect”. They can cause an overestimation of potential energy savings and can have a negative impact on the overall economic efficiency of renovation measures. Therefore, they should be included in the development of renovation strategies.
For this purpose, a forecast model will be presented which allows for realistic heat consumption forecasts based on an adaptable, empirical data basis. It is applicable to residential as well as non-residential buildings. These forecasts can be extrapolated from the building level to large building stocks and are thereby also applicable to the holistic renovation strategies on district level. The model will be demonstrated by the example of the university campus “Campus Lichtwiese” of TU Darmstadt, outlining the significance and impact of prebound and rebound effects.

Im Artikel werden die Ergebnisse der Radonkonzentrationsuntersuchungen in Wohngebäuden in Rybnik/Polen und Umgebung beschrieben. Bei den Messungen, die in einigen Kampagnen in den Jahren 2005 bis 2009 durchgeführt wurden, wurde die passive Messmethode angewandt und die Spurdetektoren der Alpha-Teilchen genutzt. Es wurden 122 Messungen in den Kellerräumen und jeweils im Erdgeschoss in 59 Gebäuden vorgenommen. Die Expositionszeit der Detektoren betrug 2 bis 6 Monate. Der Bereich der gemessenen Radonkonzentrationen betrug von 10 ± 10 bis 390 ± 40 Bq/m³ im Erdgeschoss und von 20 ± 10 bis 740 ± 50 Bq/m³ in den Kellerräumen. Arithmetische Mittelwerte der Messungen betrugen entsprechend 80 Bq/m3 im Erdgeschoss sowie 138 Bq/m3 in den Kellerräumen und waren höher als die Mittelwerte, die für das gesamte Gebiet Polens und für das Schlesische Kohlerevier (GZW) berechnet wurden.

Radon measurements in dwellings in Rybnik Borough.
In this paper a results of radon measurements in dwellings in the area of Rybnik city (Southern Poland, Upper Silesia) and its vicinity are presented. Measurements have been performed within several campaigns in the period 2005 to 2009. For this purpose solid state nuclear track detector (SSNTD) were applied, a passive method for measurements of radon gas concentration. The total number of measurements was 122 in basements and ground floor dwellings of 59 buildings. The exposure time of the detectors varied from 2 to 6 months. The range of measured radon concentrations was within 10 ± 10 to 390 ± 40 Bq/m3 at the ground floor level and from 20 ± 10 to 740 ± 50 Bq/m3 in the basements. The average values of measured concentration were as follows: 80 Bq/m3 for ground floor dwellings and 138 Bq/m3 for basements. These values are higher than the average values for Poland as well as for the Upper Silesian Coal Basin (USCB).

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Ringfedern finden im Erdbebeningenieurwesen kaum Anwendung und sind nur wenig erforscht. Dabei bieten sie eine Reihe von Vorteilen: sie sind äußerst robust, hitzebeständig, langlebig und wartungsarm. Ihr Verhalten ist superelastisch, wobei die Feder trotz großer plastischer Verformungen und hoher Energiedissipation immer wieder in den Ausgangszustand zurückkehrt. Ein mit Ringfedern ausgestattetes System kann ein Erdbeben ohne große plastische Verformungen und Schäden überstehen und liefert somit einen maßgeblichen Beitrag zum Investitionsschutz (Wirtschaftlichkeit) und zum nachhaltigen Einsatz von knappen Materialien und Ressourcen. Die Dämpfer selbst bleiben dabei ebenfalls schadensfrei und müssen nicht ausgetauscht werden. In diesem Aufsatz wird ein neuartiger Einsatz von Ringfedern zur Erhöhung der Erdbebensicherheit und zur Schwingungsreduktion von Strukturen untersucht. Hierbei werden die klassischen Aussteifungselemente durch Ringfedern ersetzt. Um die praktische Anwendung im Erdbebeningenieurwesen zu ermöglichen und die Effizienz im Vergleich zu anderen Systemen zu bewerten, werden nichtlineare dynamische Simulationen durchgeführt, wobei die klassischen schwingungstechnischen Eigenschaften der Feder analytisch und numerisch quantifiziert werden. Abschließend wird die praktische Anwendung von Ringfedern zur Schwingungsreduktion und zur Optimierung der Erdbebenauslegung eines Hochhauses anhand eines Praxisbeispiels demonstriert.

Innovative application of ring springs for seismic design
Ring springs are hardly used in earthquake engineering and have been little investigated. Though they offer several benefits: they are extremely robust, heat-resistant, durable and low-maintenance. Their behavior is superelastic, whereby the spring always returns to its initial state despite large plastic deformations and high energy dissipation. A system equipped with ring springs can withstand an earthquake without major plastic deformation and damage, thus makes a significant contribution to investment protection (economic efficiency) and the sustainable use of scarce materials and resources. The dampers themselves also remain damage-free and do not need to be replaced. In this paper, a novel use of ring springs to increase earthquake resistance and reduce vibration of structures is investigated. Here, the classical bracing elements are replaced by ring springs. To enable practical application in earthquake engineering and to evaluate the efficiency in comparison to other systems, nonlinear dynamic simulations are performed, quantifying the classical vibrational properties of the spring analytically and numerically. Finally, the practical application of ring springs for reducing vibrations and optimizing the seismic design of a high-rise building is demonstrated by means of a practical example.

Die älteste noch nutzbare Steinbogenbrücke Deutschlands ist seit 2010 behutsam instand gesetzt und im Juni 2018 wieder komplett zur Nutzung freigegeben worden. Aufbauend auf Voruntersuchungen und Musterinstandsetzungen mussten bei der Planung zum einen die baurechtlichen und verkehrspolitischen Anforderungen an eine innerstädtische Verkehrsverbindung berücksichtigt werden. Zum anderen waren bei der Bauausführung die Bau- und Zierelemente von der Erbauungszeit zwischen 1135 und 1146 über erste Sanierungsphasen bis hin zu Kriegszerstörungen und verkehrstechnischen Ertüchtigungen angemessen zu bewahren. Der Bericht gibt einen Überblick über die Voruntersuchungen, die Planungen und ihre Randbedingungen sowie die daraus resultierenden Instandsetzungsarbeiten an einem nach wie vor genutzten Verkehrsbauwerk, das als Bestandteil des Denkmalensembles der historischen Altstadt von Regensburg zwischenzeitlich zu den Welterbestätten der UNESCO zählt.

Museum piece or traffic construction - aspects to the restoration of the stone bridge in Regensburg
The oldest usable stone arch bridge in Germany has been carefully repaired since 2010 and has been reopened for use in June 2018. Based on preliminary investigations and model repairs, the planning had to take into account, on the one hand, the building and transport requirements for an inner-city transport link. On the other hand, during the repair, the construction and ornamental elements had to be adequately preserved from the construction period between 1135 and 1146 to the first renovation phases to the destruction of war and traffic facilities. The article provides an overview of the preliminary investigations, the planning and their boundary conditions, as well as the resulting repair work on a still used transport structure, which is part of the monument ensemble of the historic old town. In the meantime, Regensburg is one of the UNESCO World Heritage Sites.

Der Beitrag behandelt die Optimierung der Geometrie von vorwiegend axial beanspruchten selbstbohrenden Holzschrauben für den Einsatz in einer Stahl-Holz-Laschenverbindung unter Zug parallel zur Faser. Mit Fokus auf den Stahlbruch werden der Kopf und Ansatzbereich des Gewindes adaptiert und die Veränderungen im Last-Verformungsverhalten anhand von Prototypen versuchstechnisch an bauteilgroßen Laschenstößen und mittels einer numerischen Modellierung verifiziert. Es zeigen sich eine gegenüber herkömmlichen Schraubentypen um 2 bis 8 % gesteigerte Tragfähigkeit, eine Verlagerung des Versagens der Schraube von der Stahlblech-Unterkante tiefer in das Holz sowie die Ausbildung eines Fließgelenks am Beginn der geschaffenen Freistrecke. Letzteres lässt einerseits eine homogenere Lastverteilung zwischen den Schrauben infolge eines erheblich gesteigerten Duktilitätspotenzials und andererseits eine Verbesserung des Tragverhaltens solcher Anschlüsse bei Langzeit- und Zugschwellbelastungen erwarten. Zudem wird ein Vorschlag für den Nettoquerschnittsnachweis für zugbeanspruchte Laschenstöße mit selbstbohrenden Holzschrauben unterbreitet.

Development of an optimized screw geometry for high-stressed steel-to-timber joints
This paper deals with the geometrical optimization of mainly axially loaded self-tapping screws applied in steel-to-timber joints under tension parallel to grain. Focusing on steel failure, the head geometry and the zone before the thread were adapted. Consequently, differences to standard products were verified by laboratory tests on full-scale steel-to-timber joints and also by numerical modeling. A 2 to 8 % increase of load bearing resistance, a displacement of the location of screw failure deeper into the timber member as well as the development of a plastic hinge close to the head are the essential results of this study. Especially the yield deformation leads to a more homogenous load sharing between a group of screws, caused by an increased potential of ductility, and to an enhanced bearing behavior under long term as well as pulsating tensile loadings. In addition to that a proposal for the verification of the net cross-section of tensile joints with self-tapping screws is given.

Die Scherfestigkeit ungesättigter Böden ist infolge der wirkenden Kapillarkräfte größer als im gesättigten Zustand, ein Umstand, der die Sicherheit geotechnischer Konstruktionen in oft unbekanntem Maße erhöht. Vorhandene Kapillarspannungen können über die pF-Kurve (Sättigungs-Wasserspannungs-Beziehung) abgeschätzt werden. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit angegeben, die Scherfestigkeit über den gesamten Bereich möglicher Wasserspannungen - insbesondere die maximale kapillarbedingte Scherfestigkeit eines austrocknenden Bodens - zu ermitteln. Als Anwendungsbeispiele werden die sättigungsabhängige maximale Höhe eines ungestützten Geländesprungs sowie die Rißsicherheit einer austrocknenden mineralischen Dichtung angegeben. Die Möglichkeit des Auftretens großer Wasserspannungen wird diskutiert.

Für die documenta in Kassel wurde eine hinsichtlich ihrer architektonischen Konzeption ungewöhnliche Ausstellungshalle errichtet, deren einzelne Baukörper sich an der Du-Ry-Straße durch die leicht angewinkelten Außenwände sowie unterschiedlichen Höhen und Dachformen deutlich abzeichnen, während sie auf der gegenüberliegenden Längsseite zur Karlsaue hin hinter einer weitgehend bogenförmig durchlaufenden Fassade zurücktreten. Wegen der wechselhaften Untergrundbeschaffenheit und der trotz großer Spannweiten geforderten Schlankheit der Tragglieder und Kleinheit der Verformungen wurden, nicht zuletzt auch im Hinblick auf eine wirtschaftliche und termingerechte Erstellung des Gebäudes, die Gründungskonstruktion samt Untergeschoß in Stahlbeton und die aufgehende Konstruktion nahezu in Stahl ausgeführt. Es wird über das sehr differenziert gestaltete Hallentragwerk berichtet.

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In diesem Beitrag wird das Dehnungsverhalten von ermüdungsbeanspruchtem Beton auf Grundlage eines additiven Dehnungsmodells betrachtet. In dem Modell setzen sich die Dehnungen des Betons aus elastischen, viskosen, thermischen und schädigungsinduzierten Dehnungen zusammen. Die einzelnen Dehnungsanteile entwickeln sich individuell in Abhängigkeit von der Zahl der Lastwechsel, der Versuchsdauer und den zyklischen Beanspruchungsparametern. Kernstück des Beitrags ist die Bestimmung eines kriechaffinen Beanspruchungsniveaus, um den viskosen Verformungsanteil in Abhängigkeit von der Ermüdungsbeanspruchung abzuschätzen.
Die gemessenen Dehnungen ermüdungsbeanspruchter Betonproben werden entsprechend der additiven Modellvorstellung zerlegt und analysiert. Durch dieses Vorgehen bieten sich neue Erkenntnisse zum Dehnungs- und Materialverhalten von Beton bei Ermüdungsbeanspruchung.

An additive strain model for fatigue-loaded concrete
In this contribution, the deformation behaviour of concrete is considered according to an additive strain model. The model assumes that under cyclic loads elastic, viscous, thermal and damage-induced strains occur in concrete. The strain components develop independently of each other as a function of the number of load cycles, the test duration and stress level. This thesis focuses on the determination of a creep-relevant stress level to estimate the viscous deformation component. The creep-relevant stress level is the stress level which causes the same viscous deformations under constant loads as under cyclic loads for the same test duration.
Experimentally measured fatigue strains of concrete specimens are separated into the strain components assumed by the additive strain model. The components are evaluated and analysed individually. The investigations show new findings of the strain and material behaviour of fatigue-loaded concrete.

Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde der Einfluss von Zusatzstoffen auf das Herstellen sowie die rheologischen und mechanischen Eigenschaften von UHPC untersucht. Zum Einsatz kamen Quarz-, Kalkstein- und Hüttensandmehl sowie zwei Silikastäube. Die Zusatzstoffe beeinflussten die Mischzeit und den zur Erreichung der Zielfließfähigkeit notwendigen Fließmittelgehalt deutlich. Auch bei den rheologischen Eigenschaften, welche für die praktische Anwendung wichtig sind, konnte ein deutlicher Einfluss des verwendeten Zusatzstoffes nachgewiesen werden. Am günstigsten erwiesen sich hier der Silikastaub mit geringerer spezifischer Oberfläche sowie das feine Kalksteinmehl. Auf Seiten der mechanischen Eigenschaften, vor allem aber bei dem Faserverbund- und dem Biegetragverhalten der faserbewehrten Betone konnte kein nennenswerter Einfluss der Zusatzstoffe festgestellt werden. Demnach ist der Austausch unter mechanischen Gesichtspunkten unproblematisch.

UHPC Made with Alternative Additions - Rheology and Fibre Bonding
The effect of additions on the production of UHPC and its rheological and mechanical properties was investigated. Quartz, limestone and granulated blast-furnace slag flour as well as two silica fumes were used. The additions affected significantly mixing time and amount of superplasticizer needed to achieve target flowability. A pronounced affect of the additions on the rheological properties relevant to practical application was also observed. Silica fume with low specific surface and limestone flour proved to be the most favourable additions. Regarding the mechanical properties, no appreciable effect of the additions was observed on, in particular, fibre bonding and flexural strength of fibre reinforced concretes. Thus additions replacement is unproblematic from a mechanical point of view.

Kunststoffdübel bestehen aus einer Dübelhülse aus Kunststoff und einem Spreizelement aus Stahl. Das Spreizelement wird drehend oder schlagend in die Kunststoffhülse eingetrieben. Dabei wird dem Kunststoff eine radiale Dehnung aufgeprägt.
Das viskoelastische Verformungsverhalten des Kunststoffes beeinflußt stark das Tragverhalten von Kunststoffdübeln in ungerissenem und gerissenem Beton. In ungerissenem Beton nimmt die Spreizkraft mit zunehmender Zeit infolge Relaxation des Kunststoffes ab. Ein Riß, der durch die Achse des Bohrlochs eines Kunststoffdübels läuft, reduziert die Spreizkraft des Dübels weiter. Bei konstanter Rißbreite nimmt die Spreizkraft des Dübels mit zunehmender Zeit nach der Rißöffnung jedoch wieder zu. Der Reibkoeffizient zwischen Dübelhülse und Beton steigt im ungerissenen und gerissenen Beton mit der Zeit an. Dadurch wachsen auch die Herausziehlasten im gerissenen und ungerissenen Beton mit der Zeit an.