Die Brettrippenbauweise bietet Ingenieuren und Architekten die Möglichkeit, leistungsfähige, ökonomische und ästhetische gekrümmte Flächentragwerke zu realisieren. Trotz ihrer Vorzüge sind Brettrippenschalen vergleichsweise gering verbreitet. Ein Grund ist der Mangel an geeigneten Berechnungsverfahren für derartig komplexe statische Systeme aus mehrteiligen, nachgiebigen Verbundquerschnitten. Bisherige Lösungsmethoden basieren lediglich auf Spezialfällen oder stellen Näherungen dar. Eine leistungsfähige, anwenderfreundliche und zuverlässige Berechnungsmethode würde ihre häufigere Realisierung fördern. Hierzu wird in diesem Beitrag ein Finites Stabelement mit quadratischem Längsverschiebungsansatz für nahezu beliebige, mehrteilige nachgiebige Verbundquerschnitte mit räumlicher Tragwirkung nach Theorie II. Ordnung vorgestellt, an einem Beispiel verifiziert und eine maximale Elementlänge im Verhältnis zu den Fugensteifigkeiten angegeben. Das Element eignet sich z. B. auch zur Berechnung von Holz-Beton-Verbunddecken.
Die Berechnung von Durchlaufsystemen und die Berücksichtigung von Schwinden und Kriechen in den Teil querschnitten sind möglich. Die Abstände der Verbindungsmittel können abgestuft und damit optimal eingesetzt werden, was bei den derzeitig üblichen Berechnungsmethoden nicht möglich ist. Der Beitrag ist ein Auszug aus der Dissertation des erstgenannten Autors.

Holz-Beton-Verbundkonstruktionen weisen als hybride Tragwerke gegenüber reinen Holz- bzw. Stahlbetonkonstruktionen zahlreiche Vorteile auf. Wesentlich für die Effizienz der Hybridbauweise ist die Ausbildung der Verbundfuge. Der vorliegende Beitrag stellt ein neues Verbundelement für Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise vor, welches im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Bauhaus-Universität Weimar entwickelt wurde. Die rechnerische Analyse der Verbundkonstruktion erfolgt  -  abweichend von den im Hybridbau bisher üblichen Berechnungsmethoden  -  unter Anwendung von Energiemethoden und Nutzung von Algorithmen der mathematischen Optimierung.

Calculation of timber-concrete composite structures using mathematical optimization methods.
Timber-concrete composite structures have many advantages over conventional timber and re inforced concrete structures. The efficiency of such hybrid structures significantly depends on the properties of the com posite joint. This article presents a novel structural element for the joint of timber-concrete composite bridges, which was developed as part of a research project at the Bauhaus-Universität Weimar. In contrast to standard calculation methods, an energy method and the mathematical optimization is applied for the numerical analysis of the hybrid structure.

Als August Ritter vor mehr als 140 Jahren das nach ihm benannte Schnittverfahren entwickelte, konnte er nicht ahnen, daß selbst im Zeitalter des Computers weiterhin Fachwerksysteme auf dieser Basis berechnet werden. Gegenwärtig erfolgt auf breiter Front die computergestützte Einführung dreidimensionaler Berechnungen für Türme und Maste in Stahlgitterbauweise. Der Beitrag liefert einige Ansatzpunkte für die Diskussion der Ergebnisse, die mit den alternativen Verfahren ermittelt werden.

Für das Innen-, Rand- und Eckfeld einer Flachdecke mit einem regelmässigen Stützenraster werden Einflussflächenordinaten im Aufpunkt (singulärer Punkt) in Tabellen angegeben. Diese Ordinaten berücksichtigen insbesondere die Grösse der Eintragungsfläche bei Einzellasten.

Der Fall des Kastenfangedamms wird als gedankliches Modell für den Standsicherheitsnachweis von ein- und mehrfach rückverankerten Baugrubenumschliessungen und Hangsicherungen verwendet. Die Lastannahmen und Versagensmechanismen werden erläutert und ein Berechnungsverfahren für die Ankerkräfte wird mitgeteilt. Ausserdem wird ein Verfahren zur Bestimmung der äusseren Stabilität, also von Böschungs- und Geländebruchsicherheit vorgeschlagen.

Verfahren zur Abschätzung von Bauteil- und Materialeigenschaften auf der Grundlage der mathematischen Statistik.

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Numerische Methode zur Berechnung von Mehrfeldträgern

Für symmetrisch durchbrochene Wände (Lochfassade) werden mit Hilfe der Knotenverdrehungen die Schnittkräfte angegeben. Für die Knotenverdrehungen der einzelnen Geschosse wird eine allgemeine Funktion eingeführt.

Für aussteifende Wandscheiben mit mehreren unsymmetrischen Öffnungsreihen (Lochfassade) wird mit Hilfe der Knotenverdrehungen und des Verschiebungsgrössenverfahrens ein Verfahren zur Ermittlung der Riegeleinspanmomente aufgezeigt.

Über die Anwendung des Traglastverfahrens für zwischengestützte Spundwände und Bohlträger (Berliner Verbau). Es wird angeregt, daß eher versucht werden sollte die Erddruckverhältnisse in jedem Einzelfall möglichst realistisch zu erfassen als beim Berechnungsverfahren selbst die Reserven im Gesamtsystem zu stark zu beanspruchen.

Für die Verallgemeinerung von Aufgaben, in denen der Baugrund nach dem Winkler-Modell dargestellt ist, wird eine Gesamtlösung angeboten. Sie ist für biegsame Balken von endlicher Länge und beliebiger Neigung, unter elastisch eingespannten Enden und trapezförmiger Verteilung des Bettungsmoduls ermittelt. Mit der Änderung der Parameter ergeben sich daraus Einzellösungen für verschiedenartige Balken, Balkenelemente und Pfähle. Es sind auch Nachgiebigkeits- und Steifigkeitsmatrizen ermittelt, die für die statische Berechnung von verschiedenen Fundamenten und Baukonstruktionen benutzt werden.

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Es wird ein Verfahren erläutert, das es erlaubt die Schnittkräfte in aussteifenden Kernen und Wänden von Bauwerken zu bestimmen, die durch Fugen voneinander getrennt sind. Hierbei übernehmen horizontal aussteifende Bereiche die Stabilisierung von nicht ausgesteiften Bauteilen. Die Lasteinleitung bzw. -weiterleitung erfolgt durch Knaggen in der Fuge. Das Verfahren erlaubt die Berechnung nach Theorie II. Ordnung und wird für die EDV-Aufbereitung in Matrizenschreibweise dargestellt.

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Beim Einsatz geklebter Verbindungen sind verschiedene Gesichtspunkte zu beachten: die Klebstoffsysteme unter Berücksichtigung der Substratwerkstoffe und der Oberflächenzustände, die Bemessung unter Beachtung der permanenten und transienten Einwirkungen sowie die Ausführung. Alle drei Bereiche haben Einfluss auf die Zuverlässigkeit. In puncto Berechnung jedoch wird dem wirklichen mechanischen Verhalten der Klebfuge in der Praxis nicht Rechnung getragen. Die derzeit verwendeten Ingenieurmodelle schlagen auch bei Berücksichtigung von lokalen Spannungsspitzen häufig fehl. Das ist mit ein Grund für sehr hohe Sicherheitsfaktoren. Der vorliegende Artikel erläutert die für den Bauingenieur relevanten Berechnungsansätze. Weiter werden Möglichkeiten diskutiert, wie die Berechnung von hyperelastischem, aber auch elastoplastischem Klebstoffverhalten, basierend auf dem Spannungszustand von energetischen Ansätzen in gewohnte Gleichgewichtsansätze überführt werden können.

Design of bonded joints from the viewpoint of structural steel engineering.
Using bonded joints different issues should be considered: the adhesive bonding systems, taking into account of the substrate and the surface conditions, the design considering permanent and transient actions and the fabrication of the bonding. All of these issues have impact on the reliability often being challenged. One reason is the fact that the real mechanical material behaviour is not considered correctly, so that in practice the calculation results are deviating from the real ones yielding to high safety factors. This paper shows calculation approaches relevant for the structural engineer. Furthermore, options are discussed how hyperelastic as well as elastoplastic descriptions of the adhesive's mechanical behaviour, based on the stress-state, can be transformed from the energetic formulation into a more familiar equilibrium oriented formulation.

Am Beispiel der Bemessung eines Einzelfundaments nach Eurocode 2, Teil 1 und nach der noch gültigen Nachweise für Durchstanzen nach DIN 1045 und einer Reihe von Versuchen zur Durchstanzproblematik werden Unterschiede in den Regelwerken gezeigt.

An innenliegenden Anschlüssen für Flachstahlhänger an geschlossene Querschnitte der Bögen und Versteifungsträger von Stabbogenbrücken wird der dem Hänger zugewandte Flansch meist durch ein aufgeschweißtes Dichtblech geschlossen. Ungewollt wird durch dieses Dichtblech ein nicht vernachlässigbarer Anteil der Spannungen aus dem Flansch übertragen, was an dessen Stirnseiten zu ermüdungsrelevanten Spannungskonzentrationen am Schweißnahtübergang führt. In diesem Beitrag werden verschiedene Dichtblechformen im Hinblick auf deren Einfluss auf das Spannungsbild untersucht. Dabei werden unterschiedliche Simulationsansätze gegenübergestellt, die sich in Modellierung und Auswertung unterscheiden. Die Validierung erfolgt anhand gemessener Ergebnisse aus Ermüdungsversuchen.

Calculation and construction of hanger connections with sealing plates at tied arch bridges.
Hanger connections at tied arch bridges with closed cross sections of the main support elements are often cariied out as internally located connections with a hanger connection plate that crosses one flange of the main support element. The resulting recess then is closed by a sealing plate that has no calculated static relevance. However, this sealing plate gets a non-negligible portion of the stress that is unintentionally transmitted from the flange, which leads to stress concentrations at the weld toe of the front face of the sealing plate that are relevant for fatigue. In this paper, different shapes for the sealing plates are investigated with regard to their influence on the stress pattern. Different simulation approaches are compared that differ not only in their modeling strategy but also in their evaluation method.

Es wird über das Aufstellen der Einflussfläche für die Lagerreaktion am spitzen Brückenende der Verlauf der Lastscheide und die Lage des Aufstandspunkts für den grösstmöglichen negativen Auflagerdruck (abhebende Kraft) systematisch untersucht.

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Ein älteres Modell zur rechnerischen Erfassung von querkraftbelasteten Pfählen ist ein auf einer elastischen Winkler-Gründung, welche aus eng aneinanderliegenden Federn besteht, gebetteter Balken. Die korrespondierende Bodensteifigkeit k wurde als konstant angenommen. Da die analytischen Ergebnisse nicht mit den Versuchsergebnissen übereinstimmten, die einen kleineren Kontaktdruck in der Nähe der Bodenoberfläche, bedingt durch plastische Verformungen ergaben, nahmen mehrere Autoren an, daß k entlang des Pfahls veränderlich ist. Ansonsten wurde das Winklersche Modell unverändert beibehalten. Wieder andere nahmen zusätzlich an, daß die Druck-Verformungs-Beziehung der Gründung nichtlinear ist. All diese Annahmen hatten sehr umfangreiche Analysen zur Folge. Die hier vorgestellte Methode folgt allerdings einem anderen Weg. Sie basiert auf einem Winkler-Modell mit konstantem k, bezieht aber eine Serienschaltung von plastischen Elementen mit elastischen Federn ein und führt somit zu einer bilinearen Kraft-Verformungs-Beziehung. Dieses Modell stellt eine vereinfachte Version der p-y-Methode dar und führt zu mathematischen Formulierungen, die exakt gelöst werden können. Zwei Problemstellungen werden mit Hilfe des Modells behandelt. Zum Abschluß wird ein Vergleich der erhaltenden analytischen Ergebnisse mit Versuchsergebnissen eines seitlich belasteten Pfahls in Originalgröße durchgeführt. Dieser Vergleich ergab eine gute Übereinstimmung. Dies läßt die Schlußfolgerung zu, daß die hier vorgestellte Methode zur ingenieurmäßigen Erfassung derartiger Probleme gut geeignet ist.

Es wird die Frage untersucht, ob der Spannungs- und Verformungszustand in belasteten trockenen Sandböden mit den Mitteln der Kontinuumsmechanik beschrieben werden kann. Hierfür wird ein Spannungs-Dehnungsgesetz für Sandböden entworfen und im Versuch überprüft.

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Die Einführung des EC 5 eröffnet die Möglichkeit, Holzkonstruktionen nach der Methode der Grenzzustände zu bemessen. Bei der Bemessung von Bauteilen mit Querschnitten, welche sich aus mehreren Einzelteilen zusammensetzen, berechnet man wirksame Querschnittsgrößen unter Verwendung eines Faktors gamma. Dieser Faktor berücksichtigt die Nachgiebigkeit der Verbindungsmittel zwischen den einzelnen Querschnittsteilen über den Anfangsverschiebungsmodul. Der Verschiebungsmodul geht als charakterische Größe in die Berechnung ein. Wie Beispielrechnungen zeigen, ergeben sich gegenüber der bisherigen Bemessungspraxis Abweichungen, wenn im Grenzzustand der Tragfähigkeit nicht das 5%-Fraktil zugrundegelegt wird.