Kleben von tragenden Bauteilen ist im Holzbau auf wenige Anwendungsgebiete beschränkt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Brettschichtholz oder zur Ertüchtigung bestehender Strukturen eingesetzt. Um Kleben als Alternative zu stiftförmigen mechanischen Verbindungsmitteln einzusetzen, muss die Bemessung geklebter Anschlüsse ermöglicht werden. Holzspezifische Faktoren wie Anisotropie, Streuung der mechanischen Eigenschaften und sprödes Versagen erschweren eine genaue Vorhersage. Aufgrund der auftretenden Spannungsspitzen ist ein deterministischer Spannungsnachweis nicht geeignet. Eine Alternative zur Bestimmung der Tragfähigkeit geklebter Anschlüsse bietet die in diesem Beitrag vorgestellte probabilis tische Methode, die es erlaubt, die Spannungsverteilungen in geklebten Verbindungen mit ihren Spannungsspitzen und die Streuungen der Festigkeitswerte des Werkstoffes zu erfassen. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurden geklebte Doppel-Laschenanschlüsse sowohl experimentell als auch numerisch betrachtet, wobei der Einfluss der überlappungslänge, der Klebschichtdicke und des Klebstoff-E-Moduls betrachtet wurde. Im Anschluss wurde ein probabilistisches Bemessungsverfahren angewendet und eine gute übereinstimmung zwischen experimentellen und theoretischen Traglasten erreicht. Das Verfahren kann unmittelbar für die Bemessung geklebter Anschlüsse angewandt werden.

Probabilistic design of adhesively bonded timber joints.
The use of adhesive bonding in structural timber engineering is limited to the production of laminated wood and the toughening of existing structures. To use adhesives as an alternative to mechanical fasteners, an accurate and reliable design method has to be developed. Characteristic material properties of wood such as anisotropy, large scattering of mechanical values and brittle failure complicate the capacity prediction of bonded joints. A deterministic approach is not able to deal with the stress peaks inside the joints. With the probabilistic concept, an alter native solution is presented, which allows for a strength prediction under consideration of the complex stress distributions and the stress peaks in the joint, as well as the scatterings of the mechanical properties of the material. Adhesively bonded double lap joints were investigated both experimentally and numerically under consideration of various parameters such as overlap length, adhesive layer thickness and type of adhesive. The probabilistic design method was applied and good agreement between experimental and theoretical failure loads was obtained. The proposed method has immediate actionable application for the dimensioning of adhesively bonded timber joints.

Hafenanlagen gewinnen als Umschlagplatz für Güter jedweder Art immer mehr an Bedeutung. Material wird entladen und umgeschlagen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Um den sicheren Betrieb insbesondere von größeren Schiffen mit deutlich höheren Tonnagen und immer leistungsstärkeren Kranen weiterhin sicherzustellen, werden die Hafenanlagen sukzessive technisch aufgerüstet. Unter anderem müssen viele Ufereinfassungen schrittweise den erhöhten Belastungen angepasst werden - so etwa in Form einer Ertüchtigung mittels Stahlspundwänden. Für deren sichere Rückverankerung kommen Pfahlsysteme zum Einsatz. Ein neues Mikropfahlsystem, welches sich durch hohe innere Tragfähigkeit und Tragreserven sowie große Robustheit und geringe Verformungen auszeichnet, ist der thyssenkrupp ASF Bohrverpresspfahl. Je nach Länge der Mikropfähle können Zugkräfte von bis zu 4 139 kN und Drucklasten bis 4 242 kN aufgenommen und in den Baugrund abgeleitet werden - unabhängig davon, ob ein bindiger oder nicht bindiger Boden vorliegt. Im Jahre 2019 hat das System, zu dessen weiteren Einsatzbereichen Gründungspfähle, Rückverankerung im Spezialtiefbau sowie Rückverankerung im Wasserstraßenausbau zählen, die DIBt-Zulassung mit der Nummer Z-34.14-243 erhalten und ist damit bislang als einziges Mikropfahlsystem auf dem Markt nachweislich für Belastungen > 2 500 kN zugelassen.

Drilled injection pile for loads > 2 500 kN - micropile system for bracing steel sheet piling receives technical approval
Port facilities are becoming more and more important as transshipment hubs for goods of all kinds. Material is unloaded and transshipped for further processing. In order to ensure the safe operation in particular of larger ships with significantly higher tonnages and increasingly powerful cranes, the port facilities are gradually being technically upgraded. Among other things, many bank reinforcements have to be gradually adapted to the increased loads - for example, by strengthening them using steel sheet pilings. Pile systems are used to ensure secure bracing. The thyssenkrupp ASF drilled injection pile is a new micropile system characterized by high internal load-bearing capacities and reserve capacities, high robustness and low warpage. Depending on the length of the micropiles, tensile forces of up to 4 139 kN and compressive loads of up to 4 242 kN can be absorbed and transferred into the subsoil - regardless of whether the soil is cohesive or non-cohesive. In 2019, the system, whose other areas of application include foundation piles, bracing in special civil engineering and waterway expansion projects, received DIBt technical approval with the number Z-34.14-243. This makes it the only micropile system on the market so far to be verifiably approved for loads > 2 500 kN.

Für eine präventive und nachhaltige Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken sind regelmäßige visuelle Inspektionen von großer Bedeutung, um Schäden frühzeitig zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Moderne Technologien wie unbemannte Flugsysteme, ausgerüstet mit hochauflösenden Kameras, unterstützen immer mehr den Inspektionsprozess und die damit verbundene Dokumentation. Dadurch entstehen große Mengen an Bilddaten, Orthofotos, Punktwolken und Oberflächennetzen, welche die gesamte Bauwerksoberfläche in einem ausreichend hohen Detailgrad darstellen und die Annotation von visuell detektierbaren Anomalien ermöglichen. Um diese Datenmenge effektiv nutzen und verwalten zu können, sind Methoden zur Verarbeitung und entsprechend verknüpfte Datenmodelle notwendig. Vor dem Hintergrund einer kontinuierlich zu wiederholenden Bauwerksüberwachung ist eine Automatisierung der einzelnen Analyseschritte besonders vielversprechend. In diesem Aufsatz werden Ansätze für die Verarbeitung großer bildbasierter Datensätze zu einem verknüpften Inspektionsmodell beschrieben. Dazu wird gezeigt, wie Annotationen in Bildern und Orthofotos im Kontext von idealisierten Simulationsmodellen genutzt werden und den Prozess der Zustandsbewertung unterstützen können. Der daraus entstehende digitale Zwilling soll eine konsistente Datenbasis über mehrere Zustände abbilden und damit die Verwaltung heterogener Inspektionsdaten ermöglichen.

Integration and linking of inspection data in digital bridge models
For a preventive and systematic maintenance of infrastructures, periodic visual inspections are of significant importance in order to detect structural defects at an early stage and to initiate necessary interventions. Modern technologies such as unmanned aircraft systems equipped with high-resolution cameras increasingly support the inspection process and the associated documentation. This creates large amounts of image data, orthophotos, point clouds and surface meshes that represent the entire structural surface in a sufficiently high level of detail and enable the annotation of visually detectable anomalies. Processing methods and linked data models allow for an effective data management. Given the need for continuously repeated structural monitoring, an automation of the individual analysis steps is particularly desirable. This article describes approaches for processing large image-based data sets into a linked inspection model. To this end, it is shown how annotations in images and orthophotos are used in the context of idealised simulation models and support the process of condition assessment. The resulting digital twin represents a consistent database over multiple states and thus enables the effective management of heterogeneous inspection data.

Die Bewertung der Tragfähigkeit und Restlebensdauer bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Bei der Ausarbeitung der Richtlinie ONR 24008 stellte sich daher erneut die Frage nach der Festigkeit genieteter Bauteile älterer Stahlbrücken. Im Laufe dieses Forschungsvorhabens wurden am Labor für Konstruktiven Ingenieurbau (LKI) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Stahlbau und Flächentragwerke der Technischen Universität Graz statische Versuche und Ermüdungsversuche an genieteten Bauteilen aus einem abgetragenen Brückentragwerk desÖBB-Netzes durchgeführt. Die Auswertung dieser Versuche gab zusätzlichen Einblick in das Tragverhalten zusammengesetzter genieteter Bauteile, besonders in das Rissfortschrittsverhalten bei Ermüdung.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Für den Nachweis der Beulsicherheit von Druckschachtpanzerungen unter Außendruck - infolge Gebirgswasserdruck oder Injektionsdruck - stehen eine Reihe von Bemessungsformeln zur Verfügung, die teils auf theoretischem Wege, teils durch Versuchsauswertung entwickelt worden sind. In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit der häufig verwendeten, semi-empirischen Formel von Montel [1] für einbetonierte Rohre unter Außendruck über den versuchstechnisch vorgegebenen Gültigkeitsbereich hinaus überprüft. Zur Überprüfung wird ein aus der Literatur (Amstutz [2], [3] und Jacobsen [4]) bekannter analytischer Berechnungsansatz formelmäßig als elastisches Durchschlagproblem entwickelt und zahlenmäßig ausgewertet. Die Ergebnisse dieses Bemessungskonzeptes werden mit den vorhandenen Versuchsergebnissen und der Formel von Montel verglichen. Vergleichsrechnungen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode wurden ebenfalls ergänzend durchgeführt. Ursprüngliches Ziel der Untersuchung war es, die Erweiterbarkeit des Gültigkeitsbereiches der semi-empirischen Formel nach Montel in Richtung höherer Stahlfestigkeiten zu überprüfen. Tatsächlich erwies sich der analytische Ansatz als besser geeignet vorhandene Versuchsergebnisse an Rohren großer Schlankheit und aus höherfestem Stahl zu beschreiben.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Stählerne Druckrohrleitungen in Wasserkraftanlagen führen das Triebwasser von der Wasserfassung über weite Strecken und oft sehr große Höhensprünge hinweg zu den Kraftwerksturbinen. Als gleichzeitige Strukturelemente und Transportleitungen stellen sie besonders hoch und komplex beanspruchte Stahlkonstruktionen dar. Für die Betreiber von Wasserkraftanlagen ist die Bewertung des Zustands von Druckrohrleitungen daher einer der wichtigsten Schritte im Zuge der Erteilung, Erneuerung und Aufrechterhaltung einer Nutzungskonzession durch die staatlichen Behörden. Für die Wasserkraftanlagen in der italienischen Autonomen Provinz Bozen - Südtirol wurden - aufgrund ihrer besonderen Bedeutung für die Energieversorgung des Landes und des Alters der Anlagen - in den letzten Jahren systematisch derartige Zustandsbewertungen (Assessments) durchgeführt. Für die Bewertung bestehender älterer Druckrohrleitungen im Hinblick auf die statisch-konstruktive Trag- und Betriebssicherheit muss dabei - aufgrund des Fehlens von einschlägigen Normen und Regelwerken mit allgemein anerkannten, durchgehenden Vorgehensweisen - auf die Expertise aus verschiedenen Literaturstellen und Fachbereichen zurückgegriffen werden. Das ist der Tatsache geschuldet, dass Druckrohrleitungen typische Eigenschaften sowohl eines (stählernen) Bauwerks als auch einer Hochdruckkomponente des Anlagenbaus aufweisen. Damit spielen die Ergebnisse von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen sowie die Anwendung fortschrittlicher numerischer Berechnungen und Nachweisverfahren eine besonders große Rolle. Dieser Beitrag vermittelt einen Überblick über die im Land Südtirol in den letzten Jahren durchgeführten Zustandsbewertungen bei Druckrohrleitungen und die dabei angewandten Methoden.

Assessment of existing steel penstocks in hydropower plants - strategies in the context of the installations in South Tyrol
Steel penstocks carry water over large distances and often steep changes of altitude from the water catchment to the turbines in the powerhouse. As structural elements and - simultaneously - fluid transport lines, they represent steel structural elements that are loaded in a very high and complex manner. For the operators of hydropower plants, the assessment of the structural condition and the associated risks of steel penstocks thus represents one of the crucial steps needed to obtain, renew and maintain an operating concession from public authorities. Assessments of this type were carried out systematically over the course of the last few years for the many hydropower plants in the Italian Autonomous Province of Bolzano - South Tyrol, due to their particular significance for the energy supply of the region and the advanced service life of many plants. The assessment of the structural health and safety of existing, ageing steel penstocks thereby requires expertise drawn from various disciplines and reports from literature, due to the fact that no encompassing, dedicated standard or code of practice for this task is currently available that fully reflects the current state of the art in the reliability and strength of steel structures for this type of components. In fact, steel penstocks in hydropower plants share some features with civil steelwork structures and others with pressure vessels and components. Non-destructive testing techniques as well as advanced, non-linear numerical calculations thus play a significant part. This article gives a summary of the methods and techniques recently applied for the assessment of steel penstocks in South Tyrol.

Der Wunsch nach einem vermehrten Einsatz von hochfesten, besonders dünnwandigen und/oder speziell geformten Hohlprofilen führte in den letzten Jahren zur Überprüfung und Revision bestehender, traditioneller Bemessungsregeln, u. a. für den Querschnitts- und Bauteilnachweis. Für die - nun deutlich häufiger auftretenden - schlanken Querschnitte der Klassen 3 und 4 stellen die als konservativ erkannten Bemessungsregeln teilweise ein Hindernis für die weitere Verbreitung der neuen Bauweisen dar. Das EU-RFCS-geförderte Projekt HOLLOSSTAB (2016-2019) setzte sich das Ziel, durch den spezifischen Einsatz der Kombination von einfachen numerischen Berechnungsroutinen mit experimentell validierten, analytischen Bemessungsformeln eine deutliche Verbesserung der Bemessungsverfahren zu erzielen. Das Ergebnis dieser Arbeiten ist die Generalised Slenderness-based Resistance Method für die Bemessung von Hohlprofilen unter allgemeiner Druck- und Biegebeanspruchung; sie wird in diesem Übersichtsaufsatz zum Projekt vorgestellt und diskutiert.

New design method for hollow section strength and buckling resistances - the generalised slenderness-based resistance method
The desire for an increase of the use of high-strength, very slender and/or specially formed steel hollow sections has led to the need for a review and revision of common, traditional design rules for these types of members, among them the rules for the cross-sectional and buckling resistances. Due to the more frequent use of slender (classes 3 and 4) cross-sections, the excess conservatism known to exist for this range of sections currently represents an obstacle for the wider use of more innovative structural typologies involving hollow sections. The EU-RFSC project HOLLOSSTAB (2016-2019) set out to develop new design rules with significantly improved results, thereby using a combination of bespoke numerical calculation tools and experimentally validated analytical formulae. The resulting design method, the generalised slenderness-based resistance method for the design of hollow sections under general compression and bending loading, is the subject of this review paper.

The prediction of excavation rates for tunnel boring was originally developed for rock boring machines. One of the earliest working methods for predicting TBM performance was developed at the University of Illinois. The method was simple, reliable, inexpensive, and the data available to the public. Since then, various methods, more sophisticated, more time consuming and more expensive have been developed by various researchers. Some of them were quite exacting in the prediction despite a limited knowledge of anticipated conditions. Others were ever changing and unavailable for public use.
Predictions of penetration rates and disc cutter consumption were tied to rock properties and machine variables while the prediction of TBM utilization was ignored even though in many cases it was the most variable element having the greatest impact. Prediction of TBM utilization was substantially more difficult since it was a function of time and length dependent downtimes, project conditions, TBM design features, work force, construction management, and site limitations. Many of these influences were simply a function of the impact of the human element and therefore tenuous to predict.
The development of machines designed to negotiate soil, rock, and a combination of both inherently imposed additional influences on the productivity. An increase in the use of electronic technology in tunnel boring, both for control functions and recording of instantaneous machine variables have allowed the imposition of additional constraints, such as thrust & torque limitations.
How do we take all of these additional variables into account in the forecasting of TBM performance?

Die Voraussage von Ausbruchgeschwindigkeiten für das Bohren von Tunneln wurde ursprünglich für Gesteinsbohrmaschinen entwickelt. Eine der ersten funktionierenden Methoden für die Voraussage von TBM-Leistungen wurde an der Universität von Illinois entwickelt. Die Methode war einfach, zuverlässig, kostengünstig und die Ergebnisse der Öffentlichkeit zugänglich. Seither wurden von verschiedenen Forschern die unterschiedlichsten Methoden entwickelt, die anspruchsvoller, zeitaufwändiger und teurer sind. Einige davon waren, trotz beschränkter Kenntnisse der zu erwartenden Bedingungen, genauer in der Voraussage. Andere wurden ständig verändert und nie der allgemeinen Verwendung zugänglich.
Die Voraussage der Penetrationsraten und des Verbrauchs an Diskenmeißeln waren an Gesteinseigenschaften und Maschinenparameter geknüpft, während die Voraussage der TBM-Ausnutzung ignoriert wurde, obwohl sie in den meisten Fällen das veränderlichste Element mit dem größten Einfluss war. Die Voraussage der TBM-Ausnutzung war wesentlich schwieriger, da sie eine Funktion von zeit- und längenabhängigen Stillstandzeiten, den Projektvorgaben, den Besonderheiten der TBM, der Mannschaft, der Bauleitung und der Baustellen-Beschränkungen war. Viele dieser Einflüsse waren einfach eine Folge der Einwirkung des menschlichen Faktors und deshalb schwierig vorauszusagen.
Die Entwicklung von Maschinen zur Bewältigung von Böden, Gestein und eine Kombination aus beiden vergrößerte naturgemäß die Anzahl der zusätzlichen Einflüsse auf die Produktivität. Eine Zunahme der Elektronik bei Tunnelbohrmaschinen, sowohl für Kontrollzwecke als auch zur Aufzeichnung der momentanen Maschinenparameter, hat die Auferlegung zusätzlicher Beschränkungen zugelassen.
Wie sind all diese zusätzlichen Variablen bei der Prognose der TBM-Leistungen zu berücksichtigen?

Keine Kurzfassung verfügbar.

Saugrohrgründungen stellen eine alternative Gründungsmöglichkeit für Offshore-Bauwerke dar. Sie können, im Gegensatz zu den in der Regel eingesetzten Rammpfählen, weitgehend schallemissionsfrei in den Baugrund eingebracht werden. Bei der Dimensionierung von Saugrohrgründungen spielen zyklische Einwirkungen aus Wind, Wellengang und Strömung eine besondere Rolle. Diese können zur Akkumulation von bleibenden Verformungen und Porenwasserüberdrücken in wassergesättigten Böden führen und sind deshalb innerhalb der Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise zu berücksichtigen. In diesem Beitrag wird das Tragverhalten des Boden-Saugrohr-Systems unter zyklisch axialen Druckeinwirkungen numerisch untersucht. In den FE-Berechnungen wird ein Zwei-Phasen-Modell in Verbindung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz für den wassergesättigten Boden verwendet. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei den Wechselwirkungen zwischen der Struktur, dem wassergesättigten Meeresboden und dem Porenwasser gewidmet. Der Einfluss und die Relevanz einiger der wichtigsten System- und Einwirkungsparameter, die die Porenwasserdruckentwicklung in wassergesättigten Böden beeinflussen, werden auf der Basis von parametrischen Studien untersucht. Darin werden die Zyklenanzahl, die Frequenz der zyklischen Einwirkung, die Einbindelänge sowie der Kopfplattendurchmesser des Saugrohres variiert. Der Einfluss von Akkumulationseffekten auf das interaktive Tragverhalten des Saugrohr-Boden-Systems

Numerical investigations on the behaviour of suction bucket foundations under cyclic axial compressive loads
Suction buckets are an alternative foundation type for offshore structures. Due to their widely noise emission-free installation, they can be used instead of usual offshore foundations with driven piles. Cyclic loads induced by wind, water waves and currents play a special role for the design of suction bucket foundations. These loads can lead to an accumulation of permanent soil deformations and excess pore water pressures in water saturated soils. This has to be considered in ultimate limit state and serviceability design. In this paper the interaction behavior of soil-bucket-systems subjected to cyclic axial compressive loads is analyzed using a finite element model. A fully coupled two-phase model and a hypoplastic constitutive model for the water saturated soil are used in the numerical analyses. Special attention will be dedicated to interactions between the structure, the water-saturated soil and the pore water. The influence and relevance of some of the main system and loading parameters that affect the pore water pressure development in water-saturated soil are studied on the basis of parametric studies. In there the cyclic loading number, the frequency, the embedded length and the diameter of top plate of the bucket are varied. Based on these investigations the importance and relevance of the consideration of cyclic accumulation effects with soil-bucket-systems is demonstrated and the key findings are presented.

Monopiles werden als Gründungen für die Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) in Nord- und Ostsee geplant und eingesetzt. Die Monopilegründungen werden neben den statischen Lasten insbesondere durch die hochzyklischen Horizontalbelastungen aus Wind und Wellengang beansprucht. Aufgrund der zyklischen Belastungen findet eine Akkumulation der Bodenverformungen und gleichzeitig auch der bleibenden Pfahlverschiebungen statt, die derzeit mit einem praxistauglichen Verfahren zuverlässig nicht quantifiziert werden können. Im vorliegenden Aufsatz wird ein anwendungsorientiertes Bemessungsmodell vorgestellt, welches unter Verwendung von statischen und zyklischen Triaxialversuchen eine Prognose der Verschiebungen von Monopiles unter zyklischen Horizontallasten mit variierenden Belastungsamplituden ermöglicht. Die Verifikation des vorgestellten Modells erfolgt durch eine Reihe von Monopileversuchen, die in der Geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin durchgeführten wurden. Die Anwendbarkeit des Modells zur Ermittlung der über die Nutzungsdauer einer OWEA zu erwartenden Verschiebungen der Monopilegründung wird anhand einer Beispielrechnung gezeigt.

A design model for monopile foundations under cyclic horizontal loads.
Monopiles are used and planned for foundations of offshore wind power turbines in the Northern and Baltic Sea. Besides the static loads, these piles are also subjected to high numbers of cyclic horizontal loads due to wind and water waves. The accumulation of soil deformations and pile displacements due to cyclic loads can not be reliably calculated based on current design methods. The paper presents a practical design approach for the prediction of monopile displacements due to irregular cyclic horizontal loads which can be suitably calibrated by means of static and cyclic triaxial test results. The design approach has been validated with results from monopile load tests. The practical application of the proposed method demonstrates its usefulness for the prediction of monopile displacements over the service lifetime of an offshore wind power turbine.

Bei Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) stellt die Prognose der akkumulierten Verschiebungen infolge zyklisch horizontaler Belastungen eine besondere Herausforderung dar. Eine zuverlässige Prognose erfordert gesicherte Erkenntnisse über das Verhalten von Boden-Monopile-Systemen unter zyklischen Belastungen. Hierzu wurde in der Geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin eine Versuchsreihe zur Untersuchung des Tragverhaltens von kurzen, mittellangen und langen Monopiles durchgeführt. Dabei wurden die Monopiles nach der Instrumentierung in wassergesättigten Sand eingepresst und anschließend durch zyklische Horizontalkräfte mit variierenden Belastungsamplituden und gleichzeitig wirkender statischer Vertikallast beansprucht. Während des Pfahleinpressvorganges wurden die maximalen Kräfte, die zum Einpressen der Versuchspfähle bis zur Solltiefe erforderlich waren, gemessen, und es wurde die Pfropfenbildung im Pfahlinneren festgestellt. In den Versuchen wurden horizontale und vertikale Pfahlverschiebungen an den Lasteinwirkungsstellen, Pfahlbiegedehnungen, horizontale Bodenverschiebungen neben dem Pfahl, Porenwasserdrücke im Boden sowie die Ausbreitung der Setzungsmulde an der Bodenoberfläche gemessen. Im Beitrag werden Konzeption, Vorbereitung und Durchführung dieser Pfahlversuche beschrieben sowie ausgewählte Ergebnisse vorgestellt und die aus den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst.

Experimental investigations of cyclic laterally loaded monopiles.
The prediction of accumulated deformations due to cyclic loading with monopile foundations of offshore wind power plants is a real challenge. Adequate predictions require profound knowledge about soil-monopile interaction behaviour due to cyclic lateral loading. A number of monopile tests are performed in the geotechnical testing pit at TU Berlin in order to investigate that interaction behaviour in more detail. Short, intermediate and long open ended steel pipe piles have been jacked into water saturated sand after instrumentation and subsequently subjected to cyclic lateral loading with varying load amplitude and simultaneously acting static vertical load. Final vertical jacking pressure and sand plugging inside the pile were measured during pile installation. Pile head displacements, pile deformations, horizontal soil displacements close to the pile shaft, pore pressures as well as settlement of the soil surface were measured during the pile load tests. The paper presents concept, preparation and execution of the pile tests and illustrates main results as well as findings from these tests.

Monopiles mit Durchmessern von bis zu 8 m werden als eine geeignete Gründungsmöglichkeit für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) in bis zu 40 m Wassertiefe angesehen. Durch die zyklischen Horizontalbelastungen, insbesondere aus Wind und Wellengang, finden Porenwasserdruckakkumulationen im Boden statt, die bei der Dimensionierung der Monopiles derzeit nicht berücksichtigt werden.
In diesem Beitrag wird das Verhalten der Monopiles von OWEA mit Fokussierung auf die Porenwasserdruckentwicklung für das Bemessungsszenario Extrembedingungen mittels numerischer Berechnungen untersucht. In den FE-Berechnungen wird ein Zwei-Phasen-Modell in Verbindung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz für den wassergesättigten Sandboden verwendet. Es werden die Ergebnisse von Parameterstudien präsentiert, die eine Variation von Belastungsamplitude, -frequenz, -zyklenanzahl und -typ, Lagerungsdichte und Durchlässigkeitsbeiwert des Sandes sowie den Durchmesser des Monopiles umfassen.
Die eigenen Ergebnisse werden den in der Literatur vorhandenen Berechnungsansätzen zur Abschätzung des Verhaltens von zyklisch horizontal belasteten Monopiles gegenübergestellt. Es wird der Einfluss von Porenwasserdruckakkumulationen auf das interaktive Trag- und Verformungsverhalten des Monopile-Boden-Systems beurteilt und die Relevanz für die Bemessungspraxis aufgezeigt.

Pore water pressure accumulation due to cyclic horizontally loaded monopiles with large diameters.
Monopiles, i. e. single piles with large diameter of up to 8 m, are suitable foundations for off shore-wind power plants built in up to 40 m water depth. Cyclic loading of the monopile-soil system induced by extremely strong wind and water waves causes a change in pore water pressure. Current design practice does not account for such effects. In this paper the interaction behaviour of monopile-soil systems subjected to extreme loading is analyzed using a finite element model. A fully coupled two-phase model and a hypoplastic constitutive model for the sandy soil are used in the numerical analyses. Results from the numerical studies are presented and they include the variation of loading amplitude, frequency, number of cycles and loading type as well, initial density and permeability of the sand as well as the diameter of the monopile.
The own numerical results are compared with design equations for cyclic horizontally loaded piles from other references. Based on these investigations the importance and relevance of the consideration of pore water pressure accumulation with monopilesoil systems subjected to offshore loading conditions is demonstrated.

Der Aufsatz behandelt typisierte Stabtragwerke aus Holz, die in der DDR ab 1955 entwickelt wurden. Als Anwendungsgebiete galten überwiegend landwirtschaftliche Nutzbauten, aber auch Lagerhallen und Dächer von Schulen und anderen Gesellschaftsbauten. Nach Kenntnis der Autoren handelt es sich um den ersten Versuch, derartige typisierten DDR-Tragkonstruktionen vergleichend darzustellen. Dieser Aufsatz schließt sich thematisch dem Aufsatz im Heft 8/2011 der BAUTECHNIK über typisierte stählerne Stabtragwerke in der DDR an.

Typified wooden frame structures in the GDR from 1955 until 1990.
This article outlines typified wooden frame structures, which were developed in the former GDR from 1955 until 1990 primarily for farming facilities, but also for storage buildings and roofs of social buildings. From the level of the author’s awareness this is the first publication discussing typified structures of the GDR in a comparative way. This article completes the article published in the issue No. 8/2011 of BAUTECHNIK about typified steel frame structures in the GDR.

Der Aufsatz bespricht wichtige typisierte Stabtragwerke aus Stahl, die in der DDR ab 1955 vorrangig für den Industriehallenbau, aber auch den Gesellschaftsbau entwickelt wurden. Die Konstruktionen zeichneten sich durch sparsamen Materialeinsatz und ein hohe Projektierungstiefe aus. Hinweise auf entsprechende Projektierungskataloge erleichtern aktuelle Nachrechnungen der heute kaum noch bekannten Konstruktionen. Nach Kenntnis der Autoren handelt es sich um den ersten Versuch, typisierte DDR-Tragkonstruktionen vergleichend darzustellen. Auf die Ende der 1960er Jahre entwickelten Flächentragwerke (Stabnetzwerke Typ Berlin, Ruhland, Weimar und Waren) wird nicht eingegangen. Typisierte Stabtragwerke aus Holz sind Gegenstand eines weiteren Aufsatzes im nächsten Heft.
Typified steel frame structures in the GDR from 1955 until 1990. This article outlines typified steel frame structures, which were developed in the former GDR from 1955 until 1990 primarily for industrial halls, but also for social buildings. References to former project catalogs facilitate current structural recalculations of this particular material-saving structures. From the level of the authors’ awareness is this the first publication discussing typified structures of the GDR in a comparative way. Typed wood frame structures are the subject of another article in the next issue.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Berechnung von Lagerplatten im Hoch-und Brückenbau mit Hilfe des Bettungszifferverfahrens.

Strohballen als landwirtschaftliches Nebenprodukt bestehen aus nachwachsenden Rohstoffen, sind regional verfügbar, besitzen ausgezeichnete Dämmeigenschaften und können in hochverdichteter Form großen Beanspruchungen standhalten. Als lasttragende Elemente in Gebäuden des Wohn- und Gesellschaftsbaus sowie in landwirtschaftlichen Nutzbauten können sie zu einer Antwort auf die gestiegene Nachfrage nach ökologisch nachhaltigen Lösungen im Bauwesen beitragen. Während der vertikale Lastabtrag bereits Gegenstand mehrerer Forschungsarbeiten war, sind viele Fragen zur aussteifenden Wirkung von Strohwänden gegenüber Horizontallasten noch nicht geklärt. Als Grundlage für die Erarbeitung von Berechnungsmodellen zur realitätsnahen Abbildung des Last-Verformungsverhaltens sowie zur Definition von Versagenszuständen und Grenzwiderständen ist eine solide experimentelle Datenbasis unerlässlich. In diesem Aufsatz werden Planung, Durchführung und Auswertung experimenteller Versuche zum horizontalen Lastabtrag in Wänden aus hochverdichteten Strohballen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen ist ein besseres Verständnis des Last-Verformungsverhaltens von in der Ebene belasteten Strohwänden. Die Auswertung basiert dabei auf dem Einsatz klassischer mechanischer sowie moderner optischer Messmethoden. Da die Untersuchung des Reibungsverbunds und des Einflusses von Auflasten im Mittelpunkt des Interesses steht, wird dabei bewusst auf den Einsatz mechanischer Verbundmittel verzichtet.

Experimental studies on horizontal load transfer in bracing straw bale walls
As an agricultural by-product, straw bales consist of renewable raw materials, are regionally available, have excellent insulating properties, and are able to carry heavy loads if preconditioned by strong compaction. As load-bearing elements in residential buildings, community buildings, and agricultural buildings, they can help to meet the increased demand for ecologically sustainable solutions in the construction industry. Whilst their vertical load transfer has already been the subject of several research projects, many questions regarding straw walls' bracing effect under horizontal loads have not yet been studied. As a basis for the development of calculation models for the realistic determination of the load-deformation behaviour and the definition of failure states and limit resistances, a reliable experimental database is, however, essential. In this article, the planning, execution, and evaluation of experimental tests on horizontal load transfer in walls made of highly compacted straw bales are presented. The investigations aim to better understand the load-deformation behaviour of straw walls loaded in their plane. The assessment of the results is done by using classical mechanical and modern optical measurement methods. To study the frictional bond between the straw bale layers and the influence of vertical loads, the use of mechanical shear connectors is deliberately avoided.

Für die Herstellung eines zweigleisigen Tunnelabschnitts mit 170 m Länge wird das verwendete Vorpreßverfahren der Tunnelsegmente mit vorgeschaltetem Schildvortrieb zum Querschnittsausbruch erläutert.

Keine Kurzfassung verfügbar.

The subject of this article based on the Kaiser Wilhelm Tunnel is the derivation of a list of criteria for overcoming critical situations during tunnelling at the borderline of open mode to closed mode operation. The consistent application of this list of criteria demonstrates, that with knowledge of the sensitive interaction of machine and surrounding ground, the scope of application of current machine technologies can even be extended into geologically difficult areas. Formerly, this led to considerable problems, at times even economic failure of the project. The advantages the use of the catalogue of criteria has, si shown in the example of a shield machine with earth pressure components.
Gegenstand des Beitrags zum Kaiser-Wilhelm-Tunnel ist die Herleitung eines Kriterienkatalogs zur Beherrschung kritischer Vortriebssituationen im Grenzbereich der Betriebsart offener Modus zum geschlossenen Modus. Die konsequente Anwendung des Kriterienkatalogs demonstriert am Beispiel einer Schildmaschine mit Erddruckkomponenten, dass mit Kenntnis des als sensibel einzustufenden Interaktionsverhaltens Maschine-Baugrund der Anwendungsbereich heutiger Maschinentechnologien auch in geotechnisch schwierige Bereiche verschoben werden kann, die noch in der Vergangenheit zu erheblichen Problemen bis hin zu einem wirtschaftlichen Scheitern des Projekts führten.

The construction of the approx. 33 km long, twin-bore Koralm Tunnel will produce about 5 million m3 of tunnel spoil. For this reason, a maximum degree of recycling of the material and landfill within the area of the three construction contracts were already intended at the start of design work. This had to consider optimal cost-effectiveness of the entire materials management with minimal environmental impact through the minimising of transport journeys and areas exploited as well as the saving resources as far as possible. Specifically for the design of contract KAT2, the production and demand of material had to be compared from design to construction, taking into account the landfill and recycling possibilities while observing the technical constraints and the regulations concerning the chemical properties of waste.
Beim Bau des rund 33 km langen, zweiröhrigen Koralmtunnels fallen insgesamt rund 5 Mio. m3 Tunnelausbruchmaterial an. Aus diesem Grund wurde bereits zu Beginn der Projektierung eine maximale Wiederverwertung des Ausbruchmaterials und Deponierung im Bereich der drei Baulose angestrebt. Dies erfolgte unter Berücksichtigung einer optimalen Wirtschaftlichkeit der gesamten Materialbewirtschaftung bei einer minimalen Umweltbelastung durch Minimierung von Transportvorgängen und Flächenverbrauch sowie weitgehende Ressourcenschonung. Im Speziellen galt es am Baulos KAT2 von der Planung bis zur Umsetzung den Anfall und den Bedarf gegenüberzustellen und damit die Deponierungs- und Verwertungsmöglichkeiten zielorientiert unter Berücksichtigung der technischen und abfallchemischen Rahmenbedingungen zu berücksichtigen.

Es wird über die Anwendung der Mischbautechnologie am Büro- und Geschäftsgebäude St. Marx in Wien berichtet. Wie schon beim Bau des Millennium Towers und einer Reihe weiterer Hochhausbauten in Österreich und Deutschland wurde nun beim Büro- und Geschäftsgebäude der T-Mobile in Wien die Innsbrucker Mischbautechnologie erfolgreich eingesetzt. Zunächst wird das Projekt allgemein beschrieben und dann die Stahl- und Verbundkonstruktion des Bauteiles “Hoher Flügel” näher erläutert. (© 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)