This paper reviews the long-term properties of recycled aggregate concrete (RAC), including long-term strength, shrinkage, creep, carbonation resistance, antifreeze resistance, impermeability, abrasion resistance, alkaline aggregate reactions, sulphate corrosion and fatigue behaviour. Most studies have shown that the long-term properties of RAC are inferior to those of natural aggregate concrete (NAC), and some researchers have observed that the long-term properties are better than those of NAC. RAC's long-term properties are affected by many factors such as recycled coarse aggregate (RCA) replacement percentage, water-cement ratio, mineral admixtures and mix proportions. The long-term properties of RAC can be improved through better control of these factors. This paper will be helpful for a comprehensive understanding of and further research on RAC, and provides an important basis and references for the engineering applications of RAC.

This paper proposes a new concept for “recycled aggregate concrete graded slabs”, which can be achieved through graded distribution for the mechanical properties of the recycled aggregate concrete (RAC). In this study, one four-point bending test was used to investigate six RAC graded slabs and three homogeneous slabs with RAC. The major parameters considered were the layers with different recycled coarse aggregates (RCAs) replacement percentages (0, 50 and 100%), the grading pattern (different casting methods) and the reinforcement ratio. It has been concluded that RAC graded slabs have similar flexural behaviour to that of homogeneous slabs with RAC. The reinforcement ratio, the layers with different RCA replacement percentages and the grading pattern can influence the flexural behaviour of RAC graded slabs. Furthermore, the effects of the three factors on both the flexural capacity and the deflection of the RAC graded slabs were studied with finite element method (FEM) simulation using ABAQUS software. Both the experiments and the FEM analysis indicate that the flexural behaviour of RAC slabs can be improved by using this suitable grading method.

In diesem Aufsatz werden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Minderung von Explosionslasten auf Gebäude und Menschen durch verschiedene Konfigurationen einer Schutzwand vorgestellt. Die Wandkonstruktion besteht aus einer Gabionenwand mit einem aufgesetzten Leitblech, das mit unterschiedlichen Neigungswinkeln angeordnet wird. Für jede Testkonfiguration wurden drei Versuche durchgeführt. Numerische Modelle wurden entwickelt und anhand der Versuchsdaten validiert. Aus Kosten- und Platzgründen wurden Schutzwände mit einer geringen Breite von 2 m in den Versuchen untersucht. Hinter der Wand kommt es hierdurch zur Überlagerung der vertikal über die Oberseite der Schutzwand strömenden Schockwelle mit der seitlich um die Wand strömenden Schockwelle. Neben den in den Versuchen eingesetzten kurzen Wänden wurden lange Wände numerisch simuliert, wie sie in der Praxis benötigt werden. Die numerischen Untersuchungen an der langen Umfassungswand zeigten, dass Leitbleche die Intensität der Schockwelle deutlich reduzieren können. Bezüglich der Schutzwirkung erweist sich die Testkonfiguration mit einer Anordnung des Leitblechs von 45° in Richtung des Explosionsursprungs als wirkungsvollste Maßnahme. Im Vergleich zum Freifeldszenario wird in den untersuchten Bereichen eine Überdruckreduktion (Impulsreduktion) von 55, 0 % bis 86, 0 % (von 45, 7 % bis 63, 8 %) erreicht.

Investigations of the blast mitigation effect of blast walls with a canopy on top
This study shows experimental and numerical investigations on the effectiveness of various blast wall configurations in mitigating the blast loads. The blast walls are composed of a gabion wall with a canopy made of metal sheets, which is mounted at the top of the gabion wall with different angles of inclination. Three experiments were conducted for each configuration. Numerical models are developed and validated against the experimental data. For reasons of cost and space, blast walls with a small width (2 m) were tested in the experiments. This leads to the superposition between the vertical air flow over the top of the wall and the horizontal air flow around the sides of the wall behind the wall. This was investigated numerically. Subsequently, long walls, as they are needed in practice, were numerically simulated. Two observations arisen from the studies of blast walls having infinite width. Firstly, the canopies can significantly reduce the intensity of the shock wave behind the blast wall. Secondly, the configuration with a canopy arranged 45° facing the charge shows the best performance in mitigating the blast loads among all three configurations. It offers an overpressure (impulse) reduction ranging from 55.0 % to 86.0 % (from 45.7 % to 63.8 %) at the gauges employed in the experiments, compared to the free field scenario.

Bolted joints in steel structures are generally subject to combined actions. The research on ultimate capacity of bolted joints under combined tension and shear actions, twin shear actions, and combined tension-twin shear actions is relatively limited. The aim of this paper is to calibrate the fracture locus of grade 10.9 bolts using the mesoscale critical equivalent plastic strain (MCEPS). We use ductile fracture simulation to numerically evaluate the ultimate resistance of bolts subject to multiaxial loading and compare the results with the current design standards. The results show that predictions for grade 10.9 bolts subject to multiaxial loading in Chinese code GB 50017 and American code AISC-360 are not on the safe side, while predictions in European code EN1993-1-8:2005 are slightly on the conservative side. We propose two modification factors to improve prediction of bolt strength subject to multiaxial loading; namely the multiaxial loading factor for shear resistance &xgr;v and the multiaxial loading factor for tensile resistance &xgr;t.

Baustellenabläufe sind während ihrer Durchführung verschiedenen Störungen, Risiken und Unsicherheiten unterworfen. Das Erkennen der zeitlichen Änderungen der Baustellenabläufe ist für die Baustellenleitung unbedingt notwendig. Mit Fuzzy-Methoden können solche Änderungen infolge der Auswirkungen verschiedener Störeinflüsse im voraus abgeschätzt werden.

In China, many steel truss bridges built at the beginning of the last century are still in service. These bridges have been integrated with the local culture, and demolishing them would be a great pity. Besides, most of them are located in urban centres and their century-old structures still carry heavy traffic loads. So the safety of these bridges are a serious concern for the local bridge management departments. But the existing evaluation method, which is based on experience, is unreliable.
This paper, taking Zhejiang Road Bridge in Shanghai as an example, illustrates an improvement to the evaluation method from the perspectives of traffic load, corrosion and fatigue. The characteristic parameters of traffic loads are first investigated to form a probability density function (PDF) and the traffic load effects spectrum is obtained from a Monte Carlo simulation analysis. Tensile tests on specimens with different degrees of corrosion are performed in order to analyse the effects of corrosion on truss structures. The fitted curve of test data and the degree of corrosion detected on truss components are used to estimate the residual loadbearing capacities of the bridge components.
Finally, the fatigue lives of the components are predicted in a study applying fracture mechanics. At the beginning of the study, the crack propagation rate and the fracture toughness are tested and the initial crack is detected using ultrasonic phased arrays. The stress spectrum based on numerical techniques obtained from the previous Monte Carlo simulation is then used to assess the residual fatigue life of each tension components.

Verbessertes Bewertungsverfahren für gealterte Fachwerkbrücken auf Grundlage von Messdaten.
In China sind noch zahlreiche Stahl-Fachwerkbrücken in Betrieb, die Anfang des vergangenen Jahrhunderts errichtet wurden. Sie sind ein Teil der örtlichen Kulturgüter geworden und ihr Abriss würde einen großen Verlust darstellen. Viele dieser hundertjährigen Brücken in den Stadtzentren tragen weiterhin große Verkehrslasten. Die Sicherheit dieser Bauwerke ist also ein wichtiges Thema für die örtlich zuständigen Behörden. Jedoch liefert das herkömmliche, erfahrungsbasierte Vorgehen hierfür keine zuverlässigen Bewertungen.
Im vorliegenden Beitrag wird am Beispiel der Brücke in der Zhejiang-Straße in Shanghai gezeigt, wie ein auf Verkehrslast, Korrosion und Ermüdung basierendes Verfahren zuverlässigere Bewertungen ermöglicht. Zuerst werden die charakteristischen Parameter der Verkehrslasten ermittelt und hieraus eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (WDF, engl. PDF) berechnet. Das Wirkspektrum der Verkehrslasten wird durch Analyse einer Monte-Carlo-Simulation (MC-Simulation) erstellt. Zugprüfungen an Bauteilproben mit unterschiedlichen Korrosionsstadien dienen dann der Bestimmung der Korrosionseffekte auf das Fachwerk. Anhand einer Ausgleichskurve aus Prüfdaten und ermitteltem Korrosionsgrad von Fachwerkteilen wird die verbleibende Tragfähigkeit der Brückenbauteile abgeschätzt. Abschließend wird die Ermüdungslebensdauer der Bauteile mittels bruchmechanischer Untersuchung vorhergesagt. Eingangs dieser Untersuchung werden Rissausbreitungsrate und Bruchzähigkeit mittels Ultraschall (ultrasonic phased array) ermittelt. Die Restlebensdauer der Bauteile wird dann mit numerischen Verfahren auf Grundlage des aus der MC-Simulation erhaltenen Lastspektrums bestimmt.

Ling Bridge, built by Siemens AG in 1936, is the only existing three-hinged steel arch bridge in China, and now declared a historic structure by the local government. Located on the busiest road that crosses the Ningbo city centre, the bridge has carried heavy traffic for more than 70 years. Concerned about the bridge's safety following frequent ship collisions in recent years and other damage, the bridge owners perform structural inspections every year. According to the latest inspection, Ling Bridge is suffering from a number of serious structural problems, including local deformation and deflection of the arch ribs, cracks in the deck and severe corrosion of the hangers. Therefore, at the end of 2014, the bridge management launched an overhaul of the bridge.
To maintain traffic flows and the cultural function of the bridge, the overhaul project is different from ordinary repair projects. The present overhaul mainly involves five parts of the structure: the hinges of the arch structure, the cantilever structure of the cross-beams, the deck system, the hangers and the arch ribs. This paper discusses the damage evolution of the diseases and pertinent strengthening measures taken to meet the requirements of structural safety and cultural protection.

Sanierung einer alten Dreigelenk-Stahlbogenbrücke: Fallstudie zur Ling-Brücke.
Die Ling-Brücke in Ningbo wurde 1936 von der Siemens AG errichtet und ist die einzige Dreigelenk-Stahlbogenbrücke in China. Sie wurde kürzlich von der Stadtverwaltung zum historischen Bauwerk erklärt. Seit über 70 Jahren trägt die Brücke die Lasten der verkehrsreichsten Straße im Zentrum von Ningbo. Nach mehreren Schiffskollisionen und anderen Schäden in den vergangenen Jahrzehnten führten die Eigentümer der Brücke jährliche Prüfungen des Brückentragwerks durch, um dessen Sicherheit zu gewährleisten. Bei der letzten Untersuchung wurden schwere Schäden festgestellt, zu denen lokale Verformungen und Verbiegungen von Bogenrippen, Risse in der Brückenfahrbahn und starker Rost an der Aufhängung zählten. Daher begann die Brückenverwaltung 2014 eine Sanierung der Brücke.
Um die verkehrstechnische und kulturelle Funktion der Brücke zu erhalten, unterscheidet dieses Sanierungsprojekt sich von normalen Reparaturaufgaben. Die aktuellen Sanierungsschritte umfassen hauptsächlich fünf Bereiche der Konstruktion: Bogengelenk-Tragwerk, Auskragungsstruktur der Querträger, Fahrbahnsystem, Aufhängung sowie Bogenrippen. Der vorliegende Text behandelt die Schadensentwicklung und die geeigneten Sanierungsmaßnahmen zur Erfüllung der Anforderungen an Tragsicherheit und Schutz der historischen Bausubstanz.

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In der hier vorgestellten Studie wurden Nanoröhren aus Karbon, die aus aromatischen Kohlenwasserstoffen synthetisiert werden, untersucht. Ebenso sollten die Produktionsmöglichkeiten und grundsätzlichen technischen Eigenschaften eines Betons untersucht werden, der mit Nanoröhren aus Karbon verstärkt ist und auf Portlandzement basiert.
Für die Herstellung der Nanoröhren aus Karbon wurde die Methode der Stimulation der Dehydropolykondensation und Verkokung der aromatischen Kohlenwasserstoffe in chemisch aktiver Umgebung gewählt (Schmelzen von Aluminium-, Kupfer-, Nickel- und Eisensalzen). Die Untersuchung der synthetisierten Nanoröhren aus Karbon mittels photoelektrischer Röntgenspektroskopie ergab einen Karbonanteil von 80-90%. Unter dem Elektronenmikroskop konnte festgestellt werden, dass Nanoröhren aus Karbon eine zylindrische Form mit Durchmessern bis zu 100 nm und Längen bis 20 &mgr;m aufweisen. Sie sind zu faserförmigen Agglomeraten mit Durchmessern von bis zu 30 &mgr;m und Längen bis zu 10 mm zusammengeballt.
Die Nanoröhren aus Karbon wurden als hochfeste verteilte Bewehrung zur Herstellung von nicht autoklaviertem Schaumbeton verwendet. Die Untersuchung dieses Schaumbetons ergab, dass durch den Einsatz von Nanoröhren aus Karbon (0, 05% der Masse) eine Abnahme derWärmeleitfähigkeit um 12-20% sowie eine Zunahme der Druckfestigkeit um bis zu 70% erreichet werden kann.

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Bauteile aus den beiden Grundwerkstoffen des konstruktiven Ingenieurbaus - Stahlbeton und Stahl - weisen ein differenziertes Schubtragverhalten auf, das - im Gegensatz zu Normalkraft-(Knicken) oder Biege-(Kippen)Beanspruchung - bis heute noch nicht vollständig geklärt ist. Analytisch mit Hilfe von Stoffgesetzen und auf experimenteller Basis wurden Schubprobleme von Stahlbeton- und Stahlelementen untersucht und ausgewertet.

Kurze Stahlbetonstützen können einen schlagartigen, nicht duktilen Schubbruch erfahren, wenn die Stablänge kleiner als der Grenzschubschlankheitsgrad ist. Dieser Grenzgrad liegt zwischen dem duktilen Biegefließen und dem spröden Schubbruch, Gr(H/h) > 4, der von der Bewehrungsstärke v = r (fy/fck) und der vorhandenen Normalkraft X abhängig ist. Ein Versagen von kurzen Stützen in erdbebengefährdeten Gebieten tritt häufig auf als ein Schubversagen, weshalb der Duktilität eine besondere Bedeutung zukommt. In diesem Beitrag wird dieser schlagartige Schubbruch erörtert und seine Versagensgefahr aufgezeigt.

Es wurden unmittelbare Messungen der Schubspannungs-Verzerrungs-Beziehung von Baustählen im plastischen Bereich durchgeführt und daraus die charakteristischen Werkstoffkennwerte im plastischen Bereich abgeleitet. Dadurch konnten die bekannten grundlegenden Beziehungen zwischen Werkstoffkennwerten auch im plastischen Bereich verifiziert werden. Beim Schubfließen wurde die Entstehung von sehr kleinen Versätzen auf den Stahloberflächen beobachtet.

Im letzten Jahrzehnt wurden Los Angeles, USA, und Kobe, Japan, von starken Nah-Herd-Erdbeben heimgesucht. Infolge stoßartiger Erregungen versagten nicht nur Stahlbeton-, sondern auch Stahlbauten, die bisher gegen Erdbeben als widerstandsfähig angesehen wurden. Bei beiden Erdbeben rissen konventionell entworfene Schweißanschlüsse in Rahmenecken, und es traten Sprödbrüche in großen, aus warmgewalzten und aus kaltgeformten Stählen hergestellten Kastenstützen und in Kobe auch in großen Grußstahlstützen auf. Durch Versuche mit Belastungen, die durch Trägheitskräfte erzeugt wurden, wurde die Bedeutung der Stahlqualität für das Verhalten deutlich. Auf der Basis von vielen Versuchen in beiden Ländern wurden Verbesserungen für die Ausnehmungen im Bereich der Rahmenecken vorgeschlagen. Kerbschlag- und Aufschweißbiegeversuche nach dem deutschen Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1390 weisen auf den Mangel an Zähigkeit an den Kanten der warmgewalzten I-Profile sogar unter Raumtemperatur hin. Nach Vervollkommnung von Erdbebenisolierungen werden heute in beiden Ländern erdbebenresistente Bauwerke errichtet.

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Stahlprofile können als zusammengesetzte Querschnitte betrachtet werden, die aus den Scheibenelementen Flansch und Steg bestehen. Das Versagen dieser einzelnen Elemente erfolgt durch Ausbeulen auf der Biegedruckseite bzw. Bruch auf der Biegezugseite. Beschrieben wird die versuchsmäßige und analytische Untersuchung des Verhaltens von Blechstreifen verschiedener Schlankheiten unter zyklischer axialer Zug- und Druckverformung bis zum Ermüdungsbruch. Zwischen Versuch und rechnerischer Analyse konnte eine gute Übereinstimmung herbeigeführt werden.

Bei einem Rahmen, der durch eine Horizontallast mit wechselnder Richtung belastet wurde, wurde im Versuch eine Besonderheit im Verformungsverhalten beobachtet. Diese bestand darin, daß eine horizontale Verformung entgegen der Lastrichtung auftrat. Aus einer der Belastung gleichgerichteten und nach dem Lastwechsel gegenüber dem ersten Belastungsvorgang symmetrischen Verformung entstand eine entsprechend entgegengerichtete und unsymmetrische Verformung im plastizierten Zustand vor Eintreten des Bruches. Die Ursache besteht darin, daß nach Überschreitung der Traglast des Systems gleichzeitig örtliche Fließgelenke und elastische Entlastungszonen auftreten. Der gesamte im Versuch beobachtete Vorgang konnte gut erkennbar dargestellt werden.

Es wird das plastische Ermüdungsverhalten bei geringen Lastspielzahlen von Stahlstützen mit I- und Kastenquerschnitt unter zyklischer Horizontalbeanspruchung bei gleichzeitiger konstanter Normalkrafteinwirkung untersucht. Hierbei werden als Parameter insbesondere die Verschiebungsamplituden sowie die Steg- und Flanschschlankheiten b/t variiert, um den Einfluß von örtlichem Beulen zu berücksichtigen. Beim Ermüdungsbruch konnten dabei zwei Versagensmöglichkeiten beobachtet werden, die mit Querschnitts- und Konstruktionsversagen bezeichnet werden.

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Für die rechnische Untersuchung wird ein Berechnungsmodell benutzt, das aus steifen Stäben mit elastisch-plastischen Endgelenken besteht. Die Entstehung plastischer Gelenke und deren Rückführung in den elastischen Zustand bei veränderter Belastung wird verfolgt. Die Verformungsvorgänge, dargestellt anhand der Last-Verschiebungs-Beziehung - stimmen sehr gut mit den Versuchsergebnissen überein. Damit läßt sich der Entstehungsmechanismus der Umkehrung des Verformungsverhaltens aus einer der Belastung gleichgerichteten und nach einem Richtungswechsel der Last gegenüber dem vorherigen Belastungsvorgang symmetrischen Verformung in eine entsprechend entgegengerichtete und unsymmetrische Verformung bei Erreichen der Traglast ebenfalls analytisch erklären.

In beidseitig eingespannten kurzen Stahlstützen unter Querkrafteinwirkung entsteht gewöhnlich eher Schubfließen als Biegefließen. Im Beitrag werden Ergebnisse experimenteller und analytischer Untersuchungen zum Schubversagen beidseitig eingespannter kurzer Stahlstützen vorgestellt. Im Versuchsprogramm wurden unterschiedliche Schlankheitswerte für die Elemente Flansch und Steg des doppelsymmetrischen I-förmigen Stützenquerschnittes betrachtet. Es konnte ein eindeutiger Grenzschubschlankheitsgrad zwischen Schubfließen kürzerer Stahlstützen und Biegefließen längerer Stahlstützen bestimmt werden. In den Stützlängen dazwischen gibt es grundsätzlich große Unterschiede im Verhalten. Der Grenzschubschlankheitsgrad von Stahlprofilen wird hier analytisch hergeleitet und durch Versuch bestätigt.