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Leichte und effizient tragende Biegebauteile aus Stahlbeton können durch einen dreischichtigen Querschnittsaufbau aus Normal- und Porenleichtbeton realisiert werden. Während sich Biegemomente über die äußeren Deckschichten höherer Festigkeit abtragen lassen, werden Querkräfte von einer leichten, gering tragfähigen Kernschicht aufgenommen. Um das Potenzial dieser Bauweise erfassen zu können, wurde das Tragverhalten von 18 geschichteten Deckenelementen mit sechs unterschiedlichen Geometrien untersucht. Dabei sollten sowohl verschiedene Versagensarten identifiziert als auch die Eignung herkömmlich bekannter Berechnungsmodelle beurteilt werden.
Nachfolgend wird gezeigt, dass optimal ausgenutzte Querschnitte bereits durch den Einsatz von Betonen mit Druckfestigkeiten von 5 MN/m2 bis 20 MN/m2 erzielt werden können. Die effizient tragenden Elemente sind dadurch gekennzeichnet, dass auf Bruchlastniveau sowohl der Beton, der Bewehrungsstahl als auch die Verbundfuge sowohl auf Druck als auch Zug sehr hoch beansprucht sind. Bei den untersuchten Prüfkörpern zeigten sich damit sowohl das Biegezug- als auch das Fugenversagen mit einer teilweise sehr hohen Auslastung der Biegedruckzone.

Load bearing behaviour of layered ceiling elements made of regular and porous lightweight concrete
Lightweight and efficiently bearing steel reinforced elements may be achieved through the application of regular and porous concrete in a three-layer cross-section. While exterior layers of higher strength carry bending moments, a lightweight core layer material holds up to shear stresses. In order to quantify the potential of this construction method, the bearing behaviour of 18 layered ceiling elements with six different geometries was investigated. The goals were both to identify different failure modes, as well as evaluate the suitability of commonly used calculation procedures.
The following paper shows that an optimal usage of cross-sections of ceiling elements can already achieved by using concrete with strengths between 5 MN/m2 and 20 MN/m2. The efficiently bearing elements are characterized by the fact, that both the concrete, the reinforcing steel and the layer's interface are highly stressed both under pressure and tension. The tested specimens showed both a tensile bending and interface failure with a partly very high utilization of the flexural compressive zone.

Die Validierung dient bereits in vielen Bereichen der Technik zum Nachweis, ob mit einem Verfahren Kundenanforderungen erfüllt werden können. Da gerade die im Bauwesen verwendeten zerstörungsfreien Prüfverfahren bis auf den Rückprallhammer nicht in einer deutschen Norm geregelt sind, kann die Validierung zur verbesserten Anwendungssicherheit nicht genormter Verfahren beitragen. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wird für den Kunden transparent, so dass er die Güte der Messergebnisse einschätzen kann. Das ist besonders dann von Bedeutung, wenn aus dem Messergebnis eine belastbare Aussage abgeleitet werden soll und hohe Anforderungen bezüglich der Messgenauigkeit bestehen. So entsteht z. B. die Frage, welche Bauteildicke nach zerstörungsfreien Untersuchungen für eine statische Nachrechnung auf einem bestimmten Vertrauensniveau angesetzt werden kann oder mit welcher Sicherheit Pfahlgründungen, deren Länge ebenfalls zerstörungsfrei bestimmt wurde, in eine tragende Schicht einbinden. In dem Beitrag werden die Grundzüge der Durchführung einer Validierung beschrieben und am Beispiel der Dickenmessung an Fundamenten erläutert. Die beschriebene Vorgehensweise kann prinzipiell auf eine Vielzahl im Bauwesen auftretender Prüfaufgaben angewandt werden. Sind die Anforderungen an die Prüfaufgabe bezüglich der Genauigkeit nicht so hoch, können vereinfachte Abschätzungen der Messunsicherheit vorgenommen werden.

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An der ETH Zürich forschen Wissenschaftler an den innovativen Verfahren von morgen. Daher ist es selbstverständlich, dass zur Sanierung der denkmalgeschützten Maschinenlaborhalle ML im Herzen von Zürich auch moderne Simulationsverfahren zum Einsatz kommen, um eine besondere Aufgabe zu lösen. Das Stahltragwerk der Halle wurde 1933 errichtet und ist eine der ersten vollständig geschweißten Stahlkonstruktionen der Schweiz. Da die Nutzung im Zuge des derzeit laufenden Umbaus auch den Brandschutz berücksichtigen muss, gleichzeitig aber aus Gründen des Denkmalschutzes die Konstruktion im ursprünglichen Zustand erhalten bleiben soll, wurde eine Heißbemessung mit Naturbrandverfahren angewandt, um den Feuerwiderstand der Stahlhalle nachzuweisen. Dabei wirkte Prof. Dr. Mario Fontana an diesem ambitionierten Projekt mit, der bis vor Kurzem die Professur für Stahl-, Holz- und Verbundbau am Institut für Baustatik und Konstruktion der ETH Zürich innehatte und einer der international renommiertesten Wissenschaftler für Heißbemessung aus der Schweiz ist. Mithilfe von Simulationsmethoden wird aktuell der Nachweis der Tragfähigkeit im Brandfall erbracht, sodass die Maschinenhalle auch in Zukunft in ihrem ursprünglichen Zustand mit sichtbarem Stahltragwerk genutzt werden kann.

Structural fire design as a level-3-analysis of the listed ML machine laboratory at ETH Zurich
At ETH Zurich, scientists are researching the innovative processes of tomorrow. For this reason, it goes without saying that modern simulation methods are used to solve a special problem in the refurbishment of the listed ML machine laboratory in the heart of Zurich. The steel structure of the hall was erected in 1933 and is one of the first fully welded steel structures in Switzerland. Since the use in the course of the current transformation must take fire protection measures into account, but at the same time the construction must remain in its original state for reasons of monument conservation, a structural fire design based on natural fire methods was used to prove the fire resistance of the steel hall. Prof. Dr. Mario Fontana was involved in this ambitious project, which until recently held the professorship for steel, wood and composite construction at the institute for structural analysis and design at ETH Zurich and is one of the internationally renowned scientists for structural fire design from Switzerland. With the help of simulation methods, the prove of the load-bearing capacity in the event of a fire of the machine hall is currently in progress to maintain its original state with visible steel structure in the future.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Derzeit werden Kreishohlprofilanschlüsse im Stahlbau in der Regel durch das Fügeverfahren Schweißen realisiert. Bei nicht ruhender Beanspruchung stellen die Schweißnähte jedoch stets den Ausgangsort von Ermüdungsrissen dar. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des abgeschlossenen FOSTA-Forschungsprojektes P 884. Gegenstand dieses Projektes war die Entwicklung einer geklebten Verbindung zum Anschluss von Kreishohlprofilen an Stahlgussknoten unter Berücksichtigung der Anforderungen und Randbedingungen des Bauwesens. Die Verbindung wird dabei als Überlappungsstoß ausgeführt. Aufgrund der Maßtoleranzen der Fügeteile sind Dickschichtklebungen in der Größenordnung von mehreren Millimetern erforderlich. Die außerordentliche Leistungsfähigkeit der entwickelten Klebverbindung wird durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen aufgezeigt.

Adhesively bonded structural hollow sections in steel constructions.
Up to now, structural hollow sections, in particular tubulars, are connected by welding. However, welded joints are critical with regard to fatigue loads, and represent starting points of cracks that are difficult to monitor. This paper summarizes the findings of the FOSTA research project P 884, which focused on the development of adhesively bonded connections of tubular hollow sections to cast-steel nodes. Particular attention was devoted to consider the particular conditions prevalent in civil engineering. Joints were designed as tubular lap joints. To compensate the hollow structural sections' manufacturing tolerances, adhesive layers of several millimeters in thickness were considered. The outstanding performance of the resulting adhesively bonded joints was proven in a large experimental campaign.

Die Kopplung von stabilitätsgefährdeten Bauteilen wie Pfetten und Wandriegel mit quasi-starren Auflagern über Sandwichelemente führt zu einer deutlichen Erhöhung der zur Stabilisierung ansetzbaren Schubsteifigkeit. Die rechnerische Ermittlung des zusätzlichen Anteils der Schubsteifigkeit sowie der Nachweis der zugehörigen Verbindungen werden eingeführt und an einem Beispiel verdeutlicht.

Stabilization of the supporting structure by sandwich panels - Coupling with quasi-rigid supports.
Coupling purlins and side rails prone to stability failure with quasi-rigid supports via sandwich panels leads to a distinct increase in shear stiffness. The determination of the additional part of the shear stiffness and the corresponding proofs for the connections are introduced and explained with an example.

In der Nähe des Bodensees wurde letztes Jahr der skywalk allgäu offiziell eingeweiht. Bei diesem sozial und ökologisch interessanten Projekt handelt es sich um einen Baumwipfelpfad, d. h. einem Rundweg in einer Höhe von 15 bis 30 m über Grund zwischen den Baumwipfeln der Allgäuer Alpen auf ca. 1000 m ü. NN. Die stählerne Konstruktion besteht aus einem 50 m hohen Aussichtsturm, 14 mit Seilen abgespannten Masten mit Längen von bis zu 45 m, sowie einem aus Schrägseil- und Hängebrückenkonstruktionen bestehenden Rundweg. Der Erlebnischarakter des Bauwerks wird durch spezielle Bauelemente und das dem Tragwerk eigene Verformungs- und Schwingungsverhalten unterstützt.

skywalk allgäu - A trial through the tree tops of the Allgäu Alps.
Not far away from the Lake Constance, the skywalk allgäu was officially inaugurated in 2011. This social and ecological interesting project is about a trial through the tree tops of the Allgäu Alps. 1000 m above sea level and 15 to 30 m over the ground, there is a loop road through the crowns of the alpine forest. The steel construction is build out of a 50 m high observation tower, 14 masts with length up to 45 m, which are braced with cables, and a loop road existing out of suspension bridges und cable stayed bridges. The structure provides the special experience for the visitor with its deformation and vibration behaviour.

Für die Auslegung von Rohrleitungen für Flüssigkeiten und Gase werden häufig die ASME B31 Codes verwendet (American Society of Mechanical Engineers). Eine Alternative zur ASME B31 ist die europäische Norm EN 13480. Die Spannungen in komplexen Rohrleitungssystemen werden üblicherweise mit Stabmodellen berechnet. Die Steifigkeit der Bögen und lokale Spannungen an Abzweigern werden mittels Flexibilitätsfaktoren und Spannungsintensitätsfaktoren (SIF) berücksichtigt. In diesem Beitrag wird das Bemessungskonzept für verzweigte Rohrleitungen am Beispiel eines Manifolds (Verteilrohrleitung) vorgestellt. Ein Teil der Rohrstatik ist der Spannungsnachweis der Abzweigstücke.

Stress analysis of branched piping systems using the example of a manifold.
For the design of pressure piping systems for liquids and gas the ASME B31 Codes are commonly used (American Society of Mechanical Engineers). An alternative to the ASME B31 is the European standard EN 13480. The stresses in complex piping systems are usually analyzed with beam models. The stiffness of bends and local stresses at pipe branches are considered by flexibility factors and stress intensification factors (SIF). In this paper the stress analysis concept of piping systems is presented using the example of a manifold. One part of the pipe stress analysis is the code compliance check of pipe branches.

Die Elbebrücke “Blaues Wunder” wurde 1893 erbaut und stellt seit vielen Jahren ein Wahrzeichen der Stadt Dresden dar. Im folgenden Beitrag werden nach einem Überblick zum System der Brücke insbesondere die Fragen der Nachrechnung, Restnutzungsdauerermittlung und weiteren sicheren Nutzung des Bauwerks zusammenfassend dargestellt.

Nachträglich installierte Befestigungen sind aus der Baupraxis nicht mehr wegzudenken und seit Jahrzehnten erfolgreich im Einsatz. Technologische Innovationen und vermehrt geänderte Rahmenbedingungen beim Einbau nachträglicher Befestigungen führen zu einem ansteigenden Einsatz alternativer Bohrmethoden. Im Gegensatz zum klassischen Hammerbohrer (Mauerbohrer) zählen hierzu u. a. Bohrer mit integrierter Bohrlochreinigung (Saugbohrer bzw. Hohlbohrer) und Diamantbohrsysteme, welche in Ausführungen mit und ohne Wasserkühlung eingesetzt werden. An Hammerbohrer werden im Bereich der nachträglichen Befestigungen durch die entsprechende Bewertung bzw. Zulassung bestimmte Anforderungen gestellt, was die einzuhaltenden Toleranzen des Schneidendurchmessers betrifft. In diesem Beitrag wird die Fragestellung behandelt, inwiefern die Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit von Bohrlöchern, welche mit alternativen Bohrmethoden hergestellt wurden, durch den Einsatz ebendieser beeinflusst wird. In einem ersten Schritt werden auf Grundlage einer Oberflächenanalyse die verschiedenen Bohrmethoden klassifiziert. Darauf aufbauend erfolgt auf der Grundlage eines dreidimensionalen Modells des Bohrlochs ein direkter Vergleich zwischen hammer- und diamantgebohrten Bohrlöchern. Dabei zeigt sich, dass das gemessene Bohreckmaß bei einem Diamantbohrer eine andere Geometrie im Bohrloch verursacht, als dies bei Hammerbohrern der Fall ist. Diese geometrischen Verhältnisse können sich auf die Tragfähigkeit von Befestigungen auswirken.

Innovative drilling methods and the influence on condition and geometry of drill holes
Innovative drilling methods in structural concrete are getting more and more important. Regarding the installation of anchors, current standard assessment procedures permit hammer drilled bore holes for fasteners only. Recently, technical innovations and altered conditions have led to new challenges as well as an increased demand for alternative drilling methods, i. e. diamond drilling and hollow drill bits.
For this reason, the current study aims to examine to what extent different drilling methods as well as cleaning approaches have an impact on the geometry and the surface structure of a drill hole.
The first part includes a comprehensive comparison of boreholes with four methods: drill bit with two cutting edges, drill bit with four cutting edges, hollow drill bit and diamond drill bit, applying varying cleaning stages on these drilled holes. By means of an optical non-contact laser-measuring instrument the roughness of the borehole surfaces is investigated. The data obtained was used to compare the impact of drilling methods and cleaning stages on the surface structure of the drill holes.
Secondly, in order to have an optical comparison of their geometry, boreholes made by hammer drilling and diamond drilling were filled with cast resin. From the negative a three-dimensional model was made, which shows that for hammer drilled boreholes there is a visible waviness along the drilling axis, as well as an out-of-roundness of the shape regarding cross sections of the bore hole, which is different to diamond drilling. As a result, the measured outside cutting diameter does not create the same geometry inside the drilled holes for the compared drilling methods.

Zum Schutz des Hinterlandes gegen Überflutung bei Hochwasser wurden über Jahrhunderte Deiche entlang von Fließgewässern errichtet, die auch heute noch über weite Strecken im Bestand erhalten sind. Da ein maßgebender Anteil dieser Altdeichstrecken in Deutschland den zwischenzeitlich vorliegenden Erkenntnissen und den Anforderungen der Regelwerke nicht entspricht, sind diese insbesondere bei Hochwasserereignissen mit geringer Auftretenswahrscheinlichkeit bzw. lang anhaltendem Einstau häufig nicht in der Lage, den resultierenden Belastungen schadensfrei zu widerstehen. Somit ergeben sich in Hinsicht auf die Sicherstellung des erforderlichen Hochwasserschutzes bzw. der Hochwassersicherheit aus geotechnischer bzw. geohydraulischer Sicht zahlreiche Fragestellungen, die gegenwärtig am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Karlsruhe (TH) im Rahmen verschiedener (Verbund-)Forschungsvorhaben bearbeitet werden. In diesem Beitrag werden verschiedene aktuelle Entwicklungsvorhaben beschrieben, die mit dem Ziel der Bewertung, Prognose und Verbesserung der Standsicherheit von Altdeichen vorgestellt und erläutert.

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An Hand der Nachrechnung von sieben bestehenden Bogenstaumauern mit sehr verschiedenen Geometrien wird nachgewiesen, daß das Hochgleiten solcher Mauern auf flachen Talflanken im allgemeinen keine reale Gefahr darstellt.