Es ist bekannt, dass das Fertigungsverfahren von Zugstäben mit Endgewinden einen großen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit hat. Der Einfluss des Feuerverzinkens auf die Ermüdungsfestigkeit ist jedoch weniger bekannt. Es werden die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen an geschnittenen, gerollten, gerollt feuerverzinkten und feuerverzinkt gerollten Zugstangen mit Endgewinden präsentiert und diskutiert.

Fatigue of tension rods with hot dipped galvanized threads.
It is known that the manufacturing process of tension rods with threads has a great influence on the fatigue strength. The impact of hot-dip galvanized tension rods on the fatigue strength is less well known. The results of fatigue tests of cut, rolled, rolled hot dipped galvanized and hot dipped galvanized rolled threads will be presented and discussed.

Das Bauwerk B 10 Rheinbrücke Maxau ist eine 1966 fertiggestellte Stahlbrücke mit orthotroper Fahrbahnplatte, welche über die Jahre sukzessive instand gesetzt wurde. Durch die stark gestiegene Verkehrsbelastung und damit einhergehender Ermüdungsschäden wurde die Brücke jedoch stark beschädigt, weshalb eine Ertüchtigung aktuell unerlässlich war. Hierbei wird die Fahrbahn erstmalig in Deutschland durch das Aufbringen einer bewehrten stahlfaserverstärkten Platte aus hochfestem Beton (HFB) verstärkt. Der HFB wurde hierbei in einer Schichtdicke von nur ca. 7 cm und einer Mindestbetondeckung von 2 cm ohne zusätzliche Abdichtung an der befahrenen Oberseite maschinell eingebracht. Im vorliegenden Beitrag wird auf das Einbau- und Qualitätssicherungskonzept des verwendeten HFB näher eingegangen und der Ablauf der Ertüchtigungsmaßnahme detailliert beschrieben. Hierbei werden insbesondere die durchgeführten Frisch- und Festbetonuntersuchungen erläutert und die an einer Probeplatte ermittelten Ergebnisse sowie die der beiden Betonierabschnitte eingehend diskutiert. Die gesammelten Erfahrungen zeigen, dass unter Einhaltung der entsprechenden Qualitätssicherungsmaßnahmen der hochfeste Beton erfolgreich und ohne nennenswerte Schwankungen hergestellt und eingebaut werden konnte. Zukünftig ist hierbei eine Regelbauweise denkbar, die unter funktionaler Ausschreibung der Betoneigenschaften eine zielsichere und wirtschaftliche Ertüchtigung orthotroper Fahrbahnplatten ermöglichen kann.

Retrofitting of the Karlsruhe-Maxau Rhine-bridge with high performance concrete
The Karlsruhe-Maxau Rhine-bridge is a steel bridge with orthotropic deck that was completed in 1966. Over the course of the years the bridge has been continuously repaired and maintained. Due to the highly increased traffic load and the accompanying fatigue damage, the bridge was recently in indispensable need of repair and retrofitting. The bridge deck was hereby retrofitted with a thin layer of reinforced high performance concrete (HPC), a first in Germany. Furthermore, the HPC layer is only 7 cm thin, with a minimum concrete cover of 2 cm, and is placed with no additional sealing layer. The following article describes the concrete placement and quality assurance concept used for the HPC and reports on the retrofitting operations. The performed fresh and hardened concrete tests on the test and bridge deck's concrete are hereby discussed in detail. In the light of experience gathered, and with strict compliance to the defined quality assurance measures, the high performance concrete can be produced and placed successfully without significant fluctuation in concrete performance. In future, a standard construction procedure is conceivable which, with functional tendering of concrete properties, can enable an efficient and economical retrofitting of orthotropic bridge decks.

Die vor dem Hintergrund der Bundesgartenschau 2019 anvisierte Kapazitätserweiterung der Karl-Nägele-Brücke erforderte die Erweiterung und Ertüchtigung der Bestandskonstruktion. Obwohl erst im Jahr 2004 errichtet, zeigt sich insbesondere hinsichtlich der Nachweise der Betriebsfestigkeit die hier rasant stattgefundene Entwicklung der Bemessungsvorschriften gemäß den aktuellen Normenvorschriften. Die Umsetzung und Lösungsfindungen der vorgenommenen Ertüchtigungsmaßnahmen werden nachfolgend anhand von ausgewählten Beispielen dargestellt und diskutiert. Insbesondere soll hier das Zusammenspiel aus normentechnischen Anforderungen und der praxistauglichen Ausführbarkeit diskutiert werden. Neben dem Vorgehen der eigentlichen Montage werden die ermüdungsgerechte Gestaltung einzelner Details sowie Fragestellungen in Zusammenhang mit dem Stabbogenhängeraustausch erörtert. Hinsichtlich der Vermeidung von Ermüdungseinwirkungen in Form von windinduzierten Schwingungsphänomenen an Stabbogenhängern wird ferner auf die Wirksamkeit von Seilverspannungen eingegangen.

Tied-arch bridge strengthening regarding static/fatigue issues
Within the scope of the Bundesgartenschau 2019 the addition to capacity of the Karl-Nägele bridge focused and the expansion and upgrading of the existing structure was required. Although only erected in the year 2004 the fast development of the design codes especially in the context of the fatigue design gets obvious. The solution process of the required strengthening of the bridge as well as the implementation at the existing structure will be presented and discussed on the basis of selected detail solutions. In particular, the interplay between standard technical requirements and the practicability on site will be emphasized. In addition to the procedure of the actual assembly, the fatigue-oriented design of individual details will be explained and the procedure of the hanger exchange will be presented. With regard to the avoidance of fatigue effect due to wind-induced vibration phenomena, the effectiveness of cable guying between the hangers also will be considered.

Im 19. Jahrhundert wurden grafische Methoden - 1866 von Carl Culmann als “Graphische Statik” systematisiert und publiziert - dazu benutzt, den Zusammenhang zwischen geometrischer Form und innerem Kräftefluss genauer zu untersuchen. Diese Methoden wurden mehr und mehr durch analytische Verfahren ersetzt, da in den aufstrebenden Ingenieurwissenschaften die leichter zu verarbeitende numerische Berechnung, in Kombination mit physikalischen Experimenten, an Bedeutung gewann, wodurch ein Bedürfnis nach numerischer “Präzision” bestand. Heutzutage können mithilfe von digitalen Werkzeugen auch komplexe dreidimensionale Geometrien dargestellt werden und somit taucht in der Architektur wieder das Interesse an der grafischen Statik auf. Dieses Interesse gründet auf der einfachen und mathematisch präzisen Herangehensweise der grafischen Statik, mit deren Hilfe der Zusammenhang von Kraft und Form diskutiert werden kann. Die laufende Forschung an der ETH Zürich zur Erweiterung der grafischen Statik in die 3. Dimension hat einerseits das Ziel, Limitierungen des zweidimensionalen Culmann'schen Ansatzes zu überwinden, andererseits eine vektorgeometrische, visuelle und damit synthetische Methode zur Untersuchung von dreidimensionalen Kräfteflüssen zu generieren. Dabei ist wichtig, dass der Fokus auf der Betrachtung der Resultierenden und der Erforschung von deren Enstprechung im Raum liegt.

On the extension of graphical statics into the 3rd dimension
In the 19th century methods of graphical statics - systematized and published by Carl Culmann in 1866 - were used to study in more detail the relationship between form and the flow of forces. Historically, they were superseded by analytical methods, due to the relative ease of numerical calculations and the increasing importance of experimentation by the developing discipline of engineering with its need for precision. Nowadays, however, with the availability of digital tools and the possibility of visualization of geometry in 3D space, there is a re-emerging interest in graphic statics within the design process. Therefore, a visual dialogue about the flow of forces based on graphic statics should be fostered because these methods offer a simple yet precise way to discuss the geometrical dependency of form and forces. The research is part of an ongoing process to extend the methods of graphic statics to the third dimension in order to overcome, on the one hand, some of the limitations of Culmann's approach and on the other, to generate a geometrical, visual and thus synthetic method for exploring 3D equilibrium. The focus is on the resultant and on the likeness in space.

Stahlträgerverbundkonstruktionen können auch im unteren Stützweitenbereich bei Brücken mit bis zu 45 m Stützweite wirtschaftlich sein. Das ist das Ergebnis einer gemeinsamen Entwicklung von Stahlerzeugern, Baufirma und Ingenieurbüro. Entscheidend ist ein hoher Vorfertigungsgrad der Stahlbauteile, die der bauausführenden Firma als "biegesteifer Bewehrungsstahl" zur Verfügung gestellt werden. Über das Entwicklungprogramm und eine Ausführung wird berichtet.

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Für die Untersuchung von Konstruktionen wird immer mehr der Computer verwendet. In dieser Veröffentlichung soll ein Weg beschrieben werden, um einen leichten Rahmen einer Typenhalle wirklichkeitsnah mit einem Finite-Elemente-Programm zu analysieren. Dabei werden verschiedene System- und Randbedingungen variiert und der jeweilige Einfluß auf die Traglast ermittelt.

Es werden die Grenzen und Möglichkeiten bei der Berechnung von Verbundträgern mit Hilfe der Finite Elemente Methode aufgezeigt. Einen Schwerpunkt nimmt hierbei die numerische Simulation des Stahlbetons ein. Als besonders problematisch erweist sich die Modellierung des Betonverhaltens im Entfestigungsbereich, da numerische Schwierigkeiten aufgrund von mehrdeutigen Lösungen auftreten können. Die Betonmodelle der kommerziellen FE-Programme ANSYS und ABAQUS sowie ein neues Materialmodell, das in das FE-Programm FEAP implementiert wurde, werden zur Berechnung von Verbundträgern eingesetzt und verglichen.

Vor dem Hintergrund der FE-Berechnungen von Flanschverbindungen werden unterschiedliche Modellierungsmöglichkeiten für Schrauben vorgestellt, die in Abhängigkeit der Genauigkeit der Geometrieabbildung und der Elementierungsfeinheit in Klassen eingeteilt werden. Anhand von exemplarischen Vergleichen von FE-Berechnungen mit Versuchsergebnissen wird aufgezeigt, daß sich mit verhältnismäßig geringem Modellierungsaufwand gute Ergebnisse für Schraubenkräfte, -momente und -verlängerungen erzielen lassen. Außerdem wird verdeutlicht, wie sich das geringe Verformungsvermögen von HV-Schrauben auf Traglastberechnungen von Flanschverbindugen auswirken kann.

WIB-Tragwerke werden häufig als Eisenbahnbrücken mit Einfeld- und Durchlaufträgersystem kleinerer Spannweiten ausgeführt, weil sie ohne Traggerüst ausgeführt werden können. Für die Schnittkraftermittlung und Bemessung dieser Plattentyps werden die anzusetzenden Steifigkeiten und Werkstoffkennwerte in Längsrichtung (Walzträger) und Querrichtung (Stahlbeton) angegeben. Hierbei dürfen die Schnittgrössen und Verformungen nach der linearen Elastizitätstheorie berechnet werden, während sowohl in Längs-(Verbundquerschnitt) als auch in Querrichtung (Stahlbetonquerschnitt) nach dem Traglastverfahren berechnet werden muss.

Im AiF-FOSTA-Forschungsprojekt P1020 [1] wurde ein neues Bemessungsmodell für Schweißverbindungen entwickelt. In diesem Zusammenhang wurde ein Kleinteilversuch an Flachzugproben konzipiert, mit dessen Hilfe verschiedene Einflüsse auf die Festigkeit und das Verformungsvermögen der Nähte untersucht wurden. Hierzu gehören solche aus dem Grund- und Schweißzusatzwerkstoff, der Abkühlgeschwindigkeit und der Anzahl der Schweißlagen. Im folgenden Beitrag werden das Bemessungsmodell und dessen Eingangsparameter beschrieben. Nach einer Charakterisierung der untersuchten Stähle und Schweißzusatzwerkstoffe wird der Kleinteilversuch zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte erläutert. Im Anschluss folgen Parameterstudien, im Rahmen derer wesentliche Einflussgrößen auf die Eigenschaften von Schweißnähten untersucht werden. Auf Basis statistischer Auswertungen werden Schweißnahtfestigkeiten in Abhängigkeit vom Zusatzwerkstoff und der Abkühlzeit t8/5 angegeben.

About the strength and ductility of welds on high-strength steels
In the AiF-FOSTA research project P1020 [1] a new design model for welded joints was developed. In this context, a flat tensile test specimen was developed, to study various influences on the strength and ductility of the welds. These includes such from the base material and filler metal, the cooling rate and the number of weld layers. In the following, the design model and its input parameters are described. After a characterization of the investigated steel grades and welding consumables, the tensile test specimen to determine the mechanical properties of the welds is explained. This is followed by parameter studies in the course of which the main influencing variables on the properties of welds are investigated. On the basis of statistical evaluations, weld strengths are specified as a function of the filler metal and the cooling time t8/5.

Es wird der Einfluss des Mehlkorngehalts im Beton auf dessen Frost-Tausalz-Widerstand, auf Schwinden und Kriechen und die Fliessfähigkeit untersucht.

Aufgrund vieler Untersuchungen zur Standsicherheit von Eissporthallen wurde festgestellt, dass diese in unterschiedlichem Maße saniert werden müssen. Die Holzfeuchtigkeit der Tragkonstruktionen betrug meistens langanhaltend über 20 %. Daher wurden Untersuchungen zu den Ursachen hoher Holzfeuchten in Eissporthallen durchgeführt. Eine der Ursachen liegt in dem Strahlungsaustausch zwischen der Hallendecke und der Eisfläche. Zu dieser Problematik wurden Versuche durchgeführt und daraus mögliche Verbesserungsvorschläge für Eissporthallen abgeleitet.

About the humidity problem in ice rinks. After expertising the structural safety of several ice rinks, it was detected that the constructions of several buildings have to be redeveloped. The long lasting wood moisture of the main structure was predominantly over 20 %. Therefore research into the reason of high wood moisture in ice rinks was made. One fact is the exchange of radiation between the ceiling and the ice. This problem was analysed in tests and suggestions for improvement are made.

Zum Nachweis der Tragfähigkeit von Stahlverbundträgern wird häufig die Fließgelenktheorie angewendet. Wenn dabei der Fall eintritt, daß sich das erste Fließgelenk im Feldbereich bildet, müssen dort ausreichend große plastische Verformungen auftreten können, um die volle Momentenumlagerung zur Stütze hin zu gewährleisten. Vor allem darf die Betonstauchung am oberen Querschnittsrand nicht zu einem vorzeitigen Versagen führen. Im Beitrag werden Anforderungen an Verbundträgerquerschnitte formuliert. Damit läßt sich der Gültigkeitsbereich für die Anwendbarkeit der Fließgelenktheorie angeben.

Weltweit ist Stahlbeton der meist angewendete Baustoff im Bauwesen. Grundlage einer qualitativ hochwertigen und effizienten deterministischen Analyse ist die nichtlineare numerische Modellierung. Aus der Vielzahl der aktuellen Entwicklungen ist die Beschreibung der Betoncharakteristiken mit dem Microplane-Modell ausgewählt. Die wesentlichen Aspekte und Vorteile der Vorgehensweisen werden vorgestellt und an sehr anschaulichen praktischen Beispielen gezeigt. Die Implementierung der Modelle in kommerzielle Programme ist weit vorangeschritten, sodass eine breite Nutzung zukünftig möglich sein wird. Der vorliegende Beitrag wurde am 19. Okt. 2018 im Rahmen des 22. Dresdner Baustatik Seminars präsentiert.

On the development of the microplane model for the numerical analysis of concrete structures
Reinforced concrete is the most widely used building material in the construction industry worldwide. The contribution deals with the efficient and realistic numerical simulation and, thus, the quality of nonlinear deterministic numerical modeling. From the large number of current developments, the advances in the description of concrete characteristics with the microplane model are selected. The essential aspects and advantages of the procedures are presented and shown in very descriptive practical examples. The implementation of the model in commercial programs is well advanced, so that widespread use will soon be possible.

Um Kaltrisse bei Kehlnähten zu vermeiden, wird in der DIN 18800 Teil 1 empfohlen und in der DS 804 gefordert, Kehlnähte nicht dünner als min a = 2t - 0,5 mm auszuführen. Hier wird der Frage nachgegangen, welche Parameter das Kaltrißverhalten beeinflussen und welche Maßnahmen im Technischen Büro und in der Werkstatt ergriffen werden, um Kaltrisse zu vermeiden. Es wird gezeigt, daß bei den in Deutschland angewendeten Vorgehensweisen in der Werkstatt Bedingungen eingehalten werden, die es nach englischen Vorschriften erlauben würden, wesentlich dünnere Nähte als nach o. g. Formel auszuführen. Ein zwischen technischem Büro und Werkstatt abgestimmtes Konzept dürfte somit den groben Grenzwert für min a überflüssig machen und sich wirtschaftlich lohnen.

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Das derzeitig in den nationalen und europäischen Regelwerken verankerte Bemessungskonzept zum Nachweis von Kopfbolzendübeln in ermüdungsbeanspruchten Verbundkonstruktionen basiert auf der Annahme, dass die Schubtragfähigkeit hoch zyklisch belasteter Kopfbolzendübel bis zum Zeitpunkt ihres rechnerischen Ermüdungsversagens nahezu vollständig erhalten bleibt und bei Einhaltung der Bemessungsregeln der Einfluss aus einer möglichen Vorschädigung auf das Verhalten unter Gebrauchslasten vernachlässigt werden darf. Diese Annahme spiegelt nicht das tatsächliche Verhalten ermüdungsbeanspruchter Kopfbolzendübel wider. Es wird über die Ergebnisse des Projektes C8 des Sonderforschungsbereiches SFB 398 der DFG berichtet. Auf der Grundlage umfangreicher experimenteller Untersuchungen werden Schädigungsmodelle zur Beurteilung des Einflusses hochzyklischer Vorbelastungen auf das lokale Tragverhalten von Kopfbolzendübeln entwickelt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden die Auswirkungen der lokalen Schädigung an Kopfbolzendübeln auf das globale Tragverhalten ermüdungsbeanspruchter Verbundkonstruktionen untersucht.

Mit Hilfe eines Rechenmodells für die Beanspruchung von Fahrbahnbelägen auf Stahlbrücken mit orthotropen Platten und anhand der Ergebnisse von Belaginspektionen wird eine Grenzbeanspruchbarkeit für Beläge definiert, mit der die in den Entwurf der DIN 18800 aufgenommenen Mindestanforderungen an die Längsrippensteifigkeit orthotroper Platten festgelegt wurde. Zum Materialverhalten der Beläge werden Untersuchungsergebnisse mitgeteilt, die helfen sollen, die mechanischen Eigenschaften dieser Beläge weiterzuentwickeln.

Die Erhaltung und Instandsetzung für Bauwerke mit hohem Investitionswert und langer Nutzungsdauer wie Brücken erfordern die Einführung neuer Konzepte für die Dauerhaftigkeitsbemessung. Bestandteile solcher Bemessungskonzepte sind detaillierte und umfangreiche Bauwerksuntersuchungen sowie Instandsetzungsstrategien und -systeme. Der Einsatz und der Aufbau von Instandsetzungssystemen sind generell durch Normen und Richtlinien geregelt. Es wurden im Bereich des Brücken- und Wasserbaus weitere vertraglich wirksame Richtlinien eingeführt. Entsprechende Systeme werden anhand von Beispielen, zusammen mit einer Diskussion der Schadensmechanismen und -analysen, näher beleuchtet und untersucht.

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Es werden die verschiedenen Theorien zur Bemessung von Stützenkonsolen vorgestellt. Aufgrund eines Versuchs wird ein neuer Bemessungsvorschlag gemacht, der einen sprunglosen Übergang zur Kragarmbemessung nach DIN 1045 erlaubt.

Zur Mindestbewehrung von Aufbeton-Verbundfugen, wie sie im Zusammenhang mit Tragwerksverstärkungen und -sanierungen gebräuchlich sind, gibt es in der Literatur und einschlägigen Regelwerken stark divergierende bis widersprüchliche Aussagen. Aus Sicht der Baubeteiligten besteht der Wunsch, die Anzahl allfälliger Bewehrungselemente bzw. Verbindungsmittel möglichst gering zu halten, da diese in der Regel mit relativ hohem Aufwand nachträglich eingemörtelt werden müssen. Im vorliegenden Beitrag wird, ausgehend vom Stand der Technik und abgestimmt auf die Regelungen zur Schubfugenbemessung nach Eurocode 2, erläutert, wann auf Verbinder weitgehend verzichtet und wie andererseits bei Überschreiten des adhäsiven Verbundes in Abhängigkeit von den Verbundeigenschaften und der Schubbeanspruchung sinnvolle Bewehrungsgrade definiert werden können.

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